Презентация, дисциплина Термодинамика, теплопередача и гидравлика

Термодинамика Тема:Теплообмен и  теплопередача

Теплообмен Теплообмен — это самопроизвольный (т. е.  совершаемый без принуждения) процесс  передачи теплоты, происходящий между  телами с разной температурой.

Виды теплообмена . Способы изменения внутренней  энергии Совершение работы Теплопередача Теплопроводност ь Конвекция Лучистый теплообмен

Сложные виды переноса  тепла Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые  являются сочетанием элементарных видов. Основные из них: 1)теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками  жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела); 2)теплопередача (теплообмен от горячей среды (жидкость, газ или  твердое тело) к холодной через разделяющую их стенку); 3)конвективно­лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла  излучением и конвекцией); 4)термомагнитная конвекция

Внутренние источники  теплоты Внутренние источники теплоты ­ понятие теории теплопередачи,  которое описывает процесс производства (реже поглощения) тепловой  энергии внутри материальных тел без какого­либо подвода или  переноса тепловой энергии извне. К внутренним источникам теплоты  относятся: тепловыделение при работе электрического тока тепловыделение при ядерных реакциях тепловыделение при химических реакциях

Теплопередача Теплопередача — физический процесс передачи тепловой  энергии от более горячего тела к менее горячему либо  непосредственно (при контакте), либо через разделяющую  (тела или среды) перегородку из какого­либо материала.  Когда физические тела одной системы находятся при  разной температуре, то происходит передача тепловой  энергии, или теплопередача от одного тела к другому до  наступления термодинамического равновесия.  Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от  более горячего тела к менее горячему, что является  следствием второго закона термодинамики

Теплопроводность Теплопроводность — это вид  теплопередачи, при котором происходит  непосредственная передача энергии от  частиц (молекул, атомов) более нагретой  части тела к частицам его менее нагретой  части.

Теплопроводность твёрдого  тела Закрепим в штативе толстую медную проволоку, а к проволоке  прикрепим воском или пластилином несколько гвоздиков. При  нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки  воск плавится, и гвоздики постепенно отпадают от проволоки.  Причем сначала отпадают те, что находятся ближе к пламени,  затем по очереди все остальные. Объясняется это следующим  обра­зом. Сначала увеличивается скорость движения тех частиц  металла, которые находятся ближе к пламени. Температура  проволоки в этом месте повышается. При взаимодействии этих  частиц с соседними скорость последних также увеличивается, в  результате чего повышается температура следующей части  проволоки. Затем увеличивается скорость движения следующих  частиц и т. д., пока не прогреется вся проволока.

Теплопроводность жидкости Возьмем пробирку с водой. Положим в нее кусочек льда и  станем нагревать верхнюю часть пробирки. Вода у  поверхности скоро закипит. Лед же на дне пробирки за это  время почти не растает. Значит, у жидкостей  теплопроводность невелика, за исключением ртути и  жидких металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы  расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в  твердых телах.

Теплопроводность газов Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени  спиртовки донышко. Палец при этом долго не чувствует  тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа  еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.  Следовательно, теплопроводность газов еще меньше.

Конвекция. Конвективный  теплообмен Конвекция (от лат. convectio — доставка) —  это перенос массы в результате  перемещения газа или жидкости. Существуют различные виды конвекции.  Мы рассмотрим свободную и  вынужденную конвекции

Свободная конвекция Свободная конвекция в газе или жидкости возникает  тогда, когда имеются небольшие области, в которых  плотность отличается от плотности основной  окружающей их массы вещества. Тогда в условиях  земного тяготения под действием силы Архимеда эти  области начинают переме­щаться.  Примером свободной конвекции является всем  известное движение воздуха в помещении, в котором  топится печь, имеется радиатор или другой источник  тепла.

Вынужденная конвекция Вынужденная конвекция вызывается внешним  механическим воздействием на среду. Примерами ее  являются обычное перемешивание жидкости  ложечкой, движение воздуха в комнате под действием  вентилятора, течение жидкости в трубе под действием  гидронасоса и т. д. Физические процессы,  происходящие при вынужденной конвекции,  связанной с движением тел с большими скоростями в  атмосфере, моделируются в аэродинамических  трубах, где воспроизводится обтека­ние неподвижных  моделей потоком воздуха.

Лучистый теплообмен Лучистый теплообмен — это теплообмен,  при котором энергия переносится  различными лучами. Это могут быть солнечные лучи, а также лучи,  испускаемые нагретыми телами,  находящими­ся вокруг нас.

Пример лучистого теплообмена  и тепловое излучение Возьмем небольшую, закопченную с одной стороны, колбу.Через пробку в  нее вста­вим изогнутую под прямым углом стеклянную трубку. В эту  трубку, имеющую узкий канал, введем подкрашенную жидкость.  Укрепив на трубке шкалу, получим прибор — термоскоп. Этот прибор  позволяет обнаружить даже незначительное нагревание воздуха в  закопченной колбе. Если к темной поверхности термоскопа поднести  кусок металла, нагретый до высокой температуры, то столбик  жидкости переместится вправо. Очевидно, воздух в колбе нагрелся и  расши­рился. Быстрое нагревание воздуха в термоскопе можно  объяснить лишь передачей ему энергии от нагретого тела. Энергия  передалась с помощью невидимых лучей, испускаемых нагретым  телом. Эти лучи называют тепловым излучением.