Тепло — це міра теплової енергії, яку можна передати від однієї точки до іншої. Тепло — це передача кінетичної енергії від джерела енергії до середовища або від одного середовища чи об’єкта до іншого середовища чи об’єкта.
Теплота є одним з важливих компонентів фазових змін, пов'язаних з роботою та енергією. Тепло також є мірою кінетичної енергії, якою володіють частинки в системі. Кінетична енергія частинок у системі зростає зі збільшенням температури системи. Тому міра тепла змінюється з часом.
лістинг java
Теплопередача
Коли система з вищою температурою контактує з системою з нижчою температурою, енергія передається від частинок першої системи до частинок другої. Тому теплообмін можна визначити як процес передачі тепла від об’єкта (або системи) з вищою температурою до іншого об’єкта (або системи) з нижчою температурою.
Формула теплопередачі
Формула теплопередачі визначає кількість теплоти, що передається від однієї системи до іншої.
Q = c × m × ΔT
Де,
Q - тепло, що підводиться до системи
m – маса системи
c – питома теплоємність системи
ΔT – зміна температури системи
Питома теплоємність (c) визначається як кількість тепла (в Джоулях), поглиненого одиницею маси (кг) матеріалу, коли його температура підвищується на 1 K (або 1 °C). Його одиницями є Дж/кг/К або Дж/кг/°C.
Виведення формули
Дозволяти м бути масою системи і в питома теплоємність системи. Дозволяти ΔT бути зміною температури системи.
Тоді кількість підведеної теплоти ( Q ) є добутком маси м , питома теплоємність в і зміна температури ΔT і дається,
Q = c × m × ΔT
Види теплопередачі
Розрізняють три види теплопередачі:
- Проведення
- Конвекція
- радіація
Проведення
Передача тепла через тверді речовини називається кондукцією. Формула тепла, що передається в процесі провідності, виражається так:
Q = kA(T Гаряче -Т холодно) т/д
Де,
Q - тепло, що передається через провідність
k – теплопровідність матеріалу
А — площа поверхні
ТГаряче– температура нагрітої поверхні
ТХолоднийце температура холодної поверхні
t це час
d - товщина матеріалу
Конвекція
Перенесення тепла через рідини і гази називається конвекцією. Формула тепла, що передається в процесі конвекції, виражається так:
Q = H в A(T Гаряче -Т Холодний )
Де,
Q — тепло, що передається через конвекцію
Хв– коефіцієнт теплопередачі
А — площа поверхні
ТГарячеце температура гарячої системи
ТХолоднийце температура холодної системи
радіація
Передача тепла через електромагнітні хвилі називається випромінюванням. Формула тепла, що передається в процесі випромінювання, виражається так:
Q = σ (Т Гаряче – Т холодно) 4 А
Де,
Q - це тепло, що передається через випромінювання
σ — константа Стефана Больцмана
що таке вуликТ Гаряче це температура гарячої системи
Т Холодний це температура холодної системи
А — площа поверхні
Константа Стефана Больцмана (σ) обчислюється як:
σ = 2.п 5 К Б 4 / 15 год 3 в 2 = 5,670367(13) × 10 -8 Дж. м -2 . С -1 . К -4
Де,
σ — константа Стефана Больцмана
pi(π) ∼=
k Б є сталою Больцмана
h – постійна Планка
c – швидкість світла у вакуумі
Зразки завдань
Задача 1: Система масою 10 кг і початковою температурою 200 К нагрівається до 450 К. Питома теплоємність системи 0,91 КДж/кг К. Обчисліть теплоту, яку при цьому отримує система.
рядок для int java
рішення:
Відповідно до запитання,
Маса, m = 10 кг
Питома теплоємність, c = 0,91 КДж/кг К
Початкова температура, Т i = 200 тис
Кінцева температура, Т f = 450 К
Зміна температури, ΔT = 450K – 200K = 250K
Використовуючи формулу теплопередачі,
Q = c × m × ΔT
Q = 0,91 х 10 х 250
Q = 2275 КДж
Таким чином, загальна теплота, отримана системою, становить 2275 КДж.
Задача 2: Питома теплоємність заліза 0,45 Дж/г°С. Яка маса заліза потрібна для теплопередачі 1200 Дж, якщо зміна температури становить 40°C?
рішення:
Відповідно до запитання,
фабричний метод проектуванняПитома теплоємність заліза, c = 0,45 Дж/г°С
Зміна температури, ΔT = 40°C
Кількість переданої теплоти, Q = 1200 Дж
Використовуючи формулу теплопередачі,
Q = c × m × ΔT
m = Q /(c x ΔT)
m = 1200 /(0,45 x 40)
m = 66,667 г
Отже, необхідна маса заліза для теплопередачі 1200 Джоулів становить 66,667 грамів.
Задача 3: Розглянемо два стовпи води з різними температурами, розділені скляною стінкою довжиною 3 м і шириною 1,5 м і товщиною 0,005 м. Один водяний стовп має температуру 380 К, а інший – 120 К. Обчисліть кількість переданої теплоти, якщо теплопровідність скла 1,4 Вт/мК.
рішення:
Відповідно до запитання,
Теплопровідність скла, k = 1,4 Вт/мК.
Температура першого стовпа води, Т Гаряча = 380K
Температура другого стовпа води, Т Холодна = 120K
Площа скляної стіни, що розділяє дві колони, A = довжина x ширина = 3 м x 1,5 м = 4,5 м 2
Товщина скла d=0,005м
Використовуючи формулу теплопередачі для провідності,
Q = kA(T Гаряче -Т Холодний )t / d
Q = 1,4 x 4,5 (380-120) / 0,005
Q = 327600 Вт
Таким чином, кількість переданого тепла становить 327600 Вт.
Задача 4. Розрахувати теплообмін конвекцією, якщо коефіцієнт тепловіддачі середовища 8 Вт/(м 2 К) і площа 25 м 2 а різниця температур 20К.
рішення:
Відповідно до запитання,
Коефіцієнт теплопередачі, H в = 8 Вт/(м 2 К)
створення столів з латексуПлоща, А = 25м 2
Зміна температури, (Т Гаряче – Т холодно) = 20 тис
Використовуючи формулу теплопередачі для конвекції,
Q = H в A(T Гаряче -Т Холодний )
Q = 8 х 25 х 20
Q = 4000 Вт
Таким чином, кількість тепла, що передається через конвекцію, становить 4000 Вт.
Задача 5: Обчислити теплоту, що передається випромінюванням між двома чорними тілами при температурах 300 К і 430 К і площі середовища 48 м 2 . (Враховуючи константу Стефана Больцмана, σ = 5,67 x 10 -8 Вт/(м 2 К 4 ) ).
рішення:
Відповідно до запитання,
Температура гарячого тіла, ТГаряче= 430 тис
Температура холодного тіла, ТХолодний= 300 тис
Зміна температури, (ТГаряче– ТХолодний) = 430K – 300K = 130K
Площа, А = 48 м2
Константа Стефана Больцмана, σ = 5,67 x 10-8Вт/(м2К4)
Використовуючи формулу теплопередачі для випромінювання,
Q = σ (ТГаряче-ТХолод)4А
Q = 5,67 х 10-8х 1304х 48
Q = 777,3 Вт
Таким чином, кількість тепла, переданого випромінюванням, становить 777,3 Вт.