Bet koks makroskopinis kūnas turi energijos dėl savo mikrobūsenos. Tai energijos paskambino vidinis(žymimas U). Jis lygus mikrodalelių, sudarančių kūną, judėjimo ir sąveikos energijai. Taigi, vidinė energija idealios dujos susideda iš visų jo molekulių kinetinės energijos, nes jų sąveika šiuo atveju gali būti nepaisoma. Todėl tai vidinė energija priklauso tik nuo dujų temperatūros ( u~T).
Idealus dujų modelis daro prielaidą, kad molekulės yra kelių skersmenų atstumu viena nuo kitos. Todėl jų sąveikos energija yra daug mažesnė už judėjimo energiją ir į ją galima nekreipti dėmesio.
Tikrose dujose, skysčiuose ir kietosiose medžiagose negalima pamiršti mikrodalelių (atomų, molekulių, jonų ir kt.) sąveikos, nes tai labai paveikia jų savybes. Todėl jų vidinė energija susideda iš mikrodalelių šiluminio judėjimo kinetinės energijos ir jų sąveikos potencialios energijos. Jų vidinė energija, išskyrus temperatūrą T, taip pat priklausys nuo garsumo V, kadangi tūrio pokytis įtakoja atstumą tarp atomų ir molekulių, taigi ir potencialią jų tarpusavio sąveikos energiją.
Vidinė energija yra kūno būklės, kurią lemia jo temperatūra, funkcijaTir V tomas.
Vidinė energija vienareikšmiškai nulemta temperatūrosT ir kūno tūris V, apibūdinantis jo būseną:U=U(T, V)
Į pakeisti vidinę energiją kūnus, būtina iš tikrųjų pakeisti arba mikrodalelių šiluminio judėjimo kinetinę energiją, arba jų sąveikos (arba abiejų) potencialią energiją. Kaip žinote, tai galima padaryti dviem būdais - perduodant šilumą arba atliekant darbą. Pirmuoju atveju tai atsitinka dėl tam tikro šilumos kiekio perdavimo Q; antroje – dėl darbų atlikimo A.
Šiuo būdu, šilumos kiekis ir atliktas darbas yra kūno vidinės energijos kitimo matas:
Δ U=Q+A.
Vidinės energijos pokytis atsiranda dėl tam tikro kūno atiduodamos ar gaunamos šilumos kiekio arba dėl darbo atlikimo.
Jei vyksta tik šilumos perdavimas, tai pokytis vidinė energija atsiranda gaunant arba išskiriant tam tikrą šilumos kiekį: Δ U=K.Šildant arba vėsinant kūną, jis lygus:
Δ U=K = cm(T 2 – T 1) =cmΔT.
Kai tirpsta arba kristalizuojasi kietos medžiagos vidinė energija keičiasi dėl mikrodalelių sąveikos potencialios energijos pasikeitimo, nes vyksta medžiagos struktūros struktūriniai pokyčiai. Šiuo atveju vidinės energijos pokytis yra lygus kūno susiliejimo (kristalizacijos) šilumai: Δ U-Q pl \u003dλ m, kur λ - specifinė kieto kūno susiliejimo (kristalizavimo) šiluma.
Skysčių išgaravimas arba garų kondensacija taip pat sukelia pokyčius vidinė energija, kuri yra lygi garavimo šilumai: Δ U=Q p =rm, kur r- specifinė skysčio garavimo (kondensacijos) šiluma.
Keisti vidinė energija kėbulas dėl mechaninio darbo atlikimo (be šilumos perdavimo) yra lygus šio darbo vertei: Δ U=A.
Jei dėl šilumos perdavimo pasikeičia vidinė energija, tadaΔ U=Q=cm(T2 —T1),arbaΔ U= Q pl = λ m,arbaΔ U=Kn =rm.
Todėl molekulinės fizikos požiūriu: medžiaga iš svetainės
Vidinė kūno energija yra atomų, molekulių ar kitų dalelių, iš kurių ji susideda, šiluminio judėjimo kinetinės energijos ir potencialios jų sąveikos energijos suma; termodinaminiu požiūriu tai yra kūno (kūnų sistemos) būklės funkcija, kurią vienareikšmiškai lemia jo makroparametrai – temperatūraTir V tomas.
Šiuo būdu, vidinė energija yra sistemos energija, kuri priklauso nuo jos vidinės būsenos. Ją sudaro visų sistemos mikrodalelių (molekulių, atomų, jonų, elektronų ir kt.) šiluminio judėjimo energija ir jų sąveikos energija. Visą vidinės energijos vertę nustatyti praktiškai neįmanoma, todėl skaičiuojamas vidinės energijos pokytis Δ tu, kuri atsiranda dėl šilumos perdavimo ir darbų atlikimo.
Kūno vidinė energija lygi šiluminio judėjimo kinetinės energijos ir jį sudarančių mikrodalelių potencialios sąveikos energijos sumai.
Šiame puslapyje medžiaga šiomis temomis:
Ar įmanoma vienareikšmiškai nustatyti vidinę kūno energiją
Kūnas turi energijos
Fizikos ataskaita apie vidinę energiją
Nuo kokių makroparametrų priklauso idealių dujų vidinė energija
-
Sprendžiant praktinius klausimus, reikšmingą vaidmenį vaidina ne pati vidinė energija, o jos pokytis Δ U = U 2 - U vienas . Vidinės energijos pokytis apskaičiuojamas remiantis energijos tvermės dėsniais.
Vidinė kūno energija gali keistis dviem būdais:
1. Gaminant mechaninis darbas.
a) Jei išorinė jėga sukelia kūno deformaciją, tai kinta atstumai tarp dalelių, iš kurių jis susideda, ir dėl to pasikeičia dalelių sąveikos potenciali energija. Esant neelastinėms deformacijoms, be to, kinta kūno temperatūra, t.y. kinta dalelių šiluminio judėjimo kinetinė energija. Tačiau kai kūnas deformuojamas, dirbama, tai yra kūno vidinės energijos kitimo matas.
b) Vidinė kūno energija taip pat pasikeičia neelastingai susidūrus su kitu kūnu. Kaip matėme anksčiau, neelastingo kūnų susidūrimo metu jų kinetinė energija mažėja, ji virsta vidine energija (pavyzdžiui, kelis kartus plaktuku smogus į ant priekalo gulintį vielą, viela įkais). Kūno kinetinės energijos kitimo matas pagal kinetinės energijos teoremą yra veikiančių jėgų darbas. Šis darbas taip pat gali būti vidinės energijos pokyčių matas.
c) Kūno vidinės energijos pokytis vyksta veikiant trinties jėgai, nes, kaip žinoma iš patirties, trintį visada lydi besitrinančių kūnų temperatūros pokytis. Trinties jėgos darbas gali būti vidinės energijos kitimo matas.
2. Naudojant šilumos perdavimas. Pavyzdžiui, jei kūnas dedamas į degiklio liepsną, jo temperatūra pasikeis, taigi ir vidinė energija. Tačiau čia nedirbta, nes nebuvo matomo nei paties kūno, nei jo dalių judėjimo.
Sistemos vidinės energijos pokytis neatlikus darbo vadinamas šilumos mainai(šilumos perdavimas).
Yra trys šilumos perdavimo tipai: laidumas, konvekcija ir spinduliuotė.
a) šilumos laidumas yra šilumos mainų tarp kūnų (arba kūno dalių) tiesioginio sąlyčio su jais procesas dėl šiluminio chaotiško kūno dalelių judėjimo. Kietojo kūno molekulių svyravimų amplitudė yra didesnė, tuo aukštesnė jo temperatūra. Dujų šilumos laidumas atsiranda dėl energijos mainų tarp dujų molekulių susidūrimo metu. Skysčių atveju veikia abu mechanizmai. Medžiagos šilumos laidumas yra didžiausias kietoje būsenoje ir mažiausias dujinėje būsenoje.
b) Konvekcija yra šilumos perdavimas šildomais skysčio ar dujų srautais iš vienos jų užimamo tūrio dalies į kitą.
c) Šilumos perdavimas esant radiacija atliekami per atstumą elektromagnetinių bangų pagalba.
Leiskite mums išsamiau apsvarstyti, kaip pakeisti vidinę energiją.
Šilumos kiekis
Kaip žinia, įvairių mechaninių procesų metu kinta mechaninė energija W. Mechaninės energijos kitimo matas yra sistemai veikiančių jėgų darbas:
Šilumos perdavimo metu keičiasi kūno vidinė energija. Vidinės energijos kitimo matas šilumos perdavimo metu yra šilumos kiekis.
Šilumos kiekis yra vidinės energijos kitimo šilumos perdavimo metu matas.
Taigi ir darbas, ir šilumos kiekis charakterizuoja energijos kitimą, tačiau nėra tapatūs vidinei energijai. Jie charakterizuoja ne pačios sistemos būseną (kaip daro vidinė energija), o lemia energijos perėjimo iš vienos formos į kitą (iš vieno kūno į kitą) procesą, kai būsena keičiasi ir iš esmės priklauso nuo proceso pobūdžio.
Pagrindinis skirtumas tarp darbo ir šilumos yra tas
§ darbas apibūdina sistemos vidinės energijos keitimo procesą, lydimą energijos transformavimo iš vienos rūšies į kitą (iš mechaninės į vidinę);
§ šilumos kiekis apibūdina vidinės energijos perdavimo iš vieno kūno į kitą procesą (iš karštesnio į mažiau karštą), nelydimą energijos virsmų.
§ Šilumos talpa, šilumos kiekis, sunaudojamas norint pakeisti temperatūrą 1 ° C. Pagal griežtesnį apibrėžimą, šiluminė talpa- termodinaminis dydis, nustatomas pagal išraišką:
§ kur Δ K- šilumos kiekis, perduotas sistemai ir dėl kurio Delta;T pakeitė jos temperatūrą. Baigtinio skirtumo santykis Δ K/ΔT vadinamas vidurkiu šiluminė talpa, be galo mažų verčių santykis d Q/dT- tiesa šiluminė talpa. Kadangi d K tai nėra visiškas valstybės funkcijos skirtumas šiluminė talpa priklauso nuo perėjimo kelio tarp dviejų sistemos būsenų. Išskirti šiluminė talpa sistema kaip visuma (J/K), specifinė šiluminė talpa[J/(g K)], molinis šiluminė talpa[J/(mol K)]. Visose toliau pateiktose formulėse naudojamos molinės vertės šiluminė talpa.
32 klausimas:
Vidinę energiją galima keisti dviem būdais.
Šilumos kiekis (Q) – tai kūno vidinės energijos pokytis, atsirandantis dėl šilumos perdavimo.
Šilumos kiekis matuojamas SI sistemoje džauliais.
[Q] = 1J.Medžiagos savitoji šiluminė talpa parodo, kiek šilumos reikia tam tikros medžiagos masės vieneto temperatūrai pakeisti 1°C.
Savitosios šiluminės galios vienetas SI sistemoje:
[c] = 1J/kg C laipsnių.33 klausimas:
33 Pirmasis termodinamikos dėsnis, sistemos gaunamas šilumos kiekis keičiasi jos vidinei energijai ir atlieka išorinius kūnus. dQ=dU+dA, kur dQ – elementarus šilumos kiekis, dA – elementarus darbas, dU – vidinės energijos padidėjimas. Pirmojo termodinamikos dėsnio taikymas izoprocesams
Tarp pusiausvyros procesų, vykstančių termodinaminėse sistemose, yra izoprocesai, kuriame vienas iš pagrindinių būsenos parametrų yra pastovus.
Izochorinis procesas (V= const). Šio proceso diagrama (izochoras) koordinatėmis R, V pavaizduotas kaip tiesi linija, lygiagreti y ašiai (81 pav.), kur vyksta procesas 1-2 yra izochorinis šildymas, ir 1 -3 - izochorinis aušinimas. Izochorinio proceso metu dujos neveikia išorinių kūnų,
Izoterminis procesas (T= const). Kaip jau minėta § 41, izoterminis procesas aprašytas Boyle-Mariotte dėsniu
, kad dujų plėtimosi metu temperatūra nesumažėtų, izoterminio proceso metu būtina tiekti dujas šilumos kiekiu, atitinkančiu išorinį plėtimosi darbą.34 klausimas:
34 Adiabatinis vadinamas procesu, kurio metu nevyksta šilumos mainai ( dQ= 0) tarp sistemos ir aplinkos. Adiabatiniai procesai apima visus greitus procesus. Pavyzdžiui, garso sklidimo terpėje procesas gali būti laikomas adiabatiniu procesu, nes garso bangos sklidimo greitis yra toks didelis, kad energijos mainai tarp bangos ir terpės nespėja įvykti. Adiabatiniai procesai naudojami vidaus degimo varikliuose (degiojo mišinio plėtimas ir suspaudimas cilindruose), šaldymo agregatuose ir kt.
Iš pirmojo termodinamikos dėsnio ( dQ= d U+dA) adiabatiniam procesui išplaukia, kad
p /С V =γ , randameIntegravę lygtį diapazone nuo p 1 iki p 2 ir atitinkamai nuo V 1 iki V 2 ir sustiprinę, gauname išraišką
Kadangi 1 ir 2 būsenos pasirenkamos savavališkai, galime rašyti
Vidinę energiją galima keisti dviem būdais.
Jei dirbama su kūnu, jo vidinė energija didėja.
Vidinė kūno energija(žymimas E arba U) yra molekulinės sąveikos ir šiluminių molekulės judesių energijų suma. Vidinė energija yra vienos vertės sistemos būklės funkcija. Tai reiškia, kad kai tik sistema atsiduria tam tikroje būsenoje, jos vidinė energija įgauna šiai būsenai būdingą vertę, nepaisant sistemos istorijos. Vadinasi, vidinės energijos pokytis pereinant iš vienos būsenos į kitą visada bus lygus skirtumui tarp jos verčių galutinėje ir pradinėje būsenose, neatsižvelgiant į kelią, kuriuo buvo atliktas perėjimas.
Vidinė kūno energija negali būti išmatuota tiesiogiai. Galima nustatyti tik vidinės energijos pokytį:
Ši formulė yra matematinė pirmojo termodinamikos dėsnio išraiška
Kvazistatiniams procesams galioja toks ryšys:
Temperatūra matuojama kelvinais
Entropija, matuojama džauliais/kelvinais
Slėgis matuojamas paskaliais
Cheminis potencialas
Dalelių skaičius sistemose
Kuro degimo šiluma. sąlyginis kuras. Oro kiekis, reikalingas kurui sudeginti.
Kuro kokybė vertinama pagal jo kaloringumą. Kietajam ir skystajam kurui apibūdinti naudojamas specifinis kaloringumas, kuris yra šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudegus masės vienetui (kJ / kg). Dujiniam kurui naudojama tūrinė šilumingumas, kuris yra šilumos kiekis, išsiskiriantis deginant tūrio vienetą (kJ / m3). Be to, dujinis kuras kai kuriais atvejais apskaičiuojamas pagal šilumos kiekį, išsiskiriantį visiškai sudegus vienam moliui dujų (kJ / mol).
Degimo šiluma nustatoma ne tik teoriškai, bet ir empiriškai, deginant tam tikrą kuro kiekį specialiuose prietaisuose, vadinamuose kalorimetrais. Degimo šiluma apskaičiuojama pagal vandens temperatūros padidėjimą kolorimetre. Šiuo metodu gauti rezultatai yra artimi vertėms, apskaičiuotoms pagal kuro elementinę sudėtį.
14 klausimasVidinės energijos pokytis šildymo ir vėsinimo metu. Dujų darbas keičiantis tūriui.
Vidinė kūno energija priklauso nuo vidutinės jo molekulių kinetinės energijos, o ši energija savo ruožtu priklauso nuo temperatūros. Todėl keisdami kūno temperatūrą keičiame ir jo vidinę energiją.Kūną kaitinant jo vidinė energija didėja, o vėsstant – mažėja.
Vidinę kūno energiją galima pakeisti ir neatliekant darbo. Taigi, pavyzdžiui, jį galima padidinti pakaitinus vandens virdulį ant viryklės arba nuleidus šaukštą į stiklinę karštos arbatos. Šildomas židinys, kuriame kūrenama ugnis, saulės apšviestas namo stogas ir kt.. Kūnų temperatūros padidėjimas visais šiais atvejais reiškia jų vidinės energijos padidėjimą, tačiau šis padidėjimas atsiranda neatliekant darbo .
Vidinės energijos pasikeitimas kūnas neatliekant darbo vadinamas šilumos perdavimu. Šilumos perdavimas vyksta tarp kūnų (ar to paties kūno dalių), kurių temperatūra yra skirtinga.
Kaip, pavyzdžiui, vyksta šilumos perdavimas, kai šaltas šaukštas liečiasi su karštu vandeniu? Pirma, vidutinis karšto vandens molekulių greitis ir kinetinė energija viršija vidutinį metalo dalelių, iš kurių pagamintas šaukštas, greitį ir kinetinę energiją. Tačiau tose vietose, kur šaukštas liečiasi su vandeniu, karšto vandens molekulės pradeda dalį savo kinetinės energijos perduoti šaukšto dalelėms, ir jos pradeda judėti greičiau. Tokiu atveju vandens molekulių kinetinė energija mažėja, o šaukšto dalelių kinetinė energija didėja. Kartu su energija keičiasi ir temperatūra: vanduo pamažu atvėsta, o šaukštas įkaista. Jų temperatūra keičiasi tol, kol ji tampa vienoda ir vandeniui, ir šaukštui.
Dalis vidinės energijos, perduodamos iš vieno kūno į kitą šilumos mainų metu, žymima raide ir vadinama šilumos kiekiu.
Q yra šilumos kiekis.
Šilumos kiekio nereikėtų painioti su temperatūra. Temperatūra matuojama laipsniais, o šilumos kiekis (kaip ir bet kuri kita energija) – džauliais.
Kai liečiasi skirtingos temperatūros kūnai, karštesnis kūnas išskiria tam tikrą šilumos kiekį, o šaltesnis ją gauna.
Darbas prie izobarinio dujų plėtimosi. Vienas iš pagrindinių termodinaminių procesų, vykstančių daugumoje šiluminių variklių, yra dujų plėtimosi procesas atliekant darbus. Nesunku nustatyti darbą, atliktą izobarinio dujų plėtimosi metu.
Jeigu izobariškai plečiant dujas nuo tūrio V1 iki tūrio V2 stūmoklis cilindre juda atstumu l (106 pav.), tai darbas A ", kurį atlieka dujos, yra lygus
Kur p yra dujų slėgis, yra jų tūrio pokytis.
Darbas su savavališku dujų plėtimosi procesu. Savavališkas dujų plėtimosi procesas nuo tūrio V1 iki tūrio V2 gali būti pavaizduotas kaip kintamų izobarinių ir izochorinių procesų rinkinys.
Darbas su izoterminiu dujų plėtimu. Palyginus figūrų plotus po izotermos ir izobaro pjūviais, galime daryti išvadą, kad dujų išsiplėtimas nuo tūrio V1 iki tūrio V2 esant tokiai pačiai pradinei dujų slėgio vertei, esant izobariniam plėtimuisi, lydi daugiau darbo.
Darbas su dujų suspaudimu. Dujoms plečiantis, dujų slėgio jėgos vektoriaus kryptis sutampa su poslinkio vektoriaus kryptimi, todėl darbas A "dujų atliekamas teigiamas (A" > 0), o išorinių jėgų darbas A yra neigiamas: A \u003d -A "< 0.
Suspaudžiant dujas išorinės jėgos vektoriaus kryptis sutampa su judėjimo kryptimi, todėl išorinių jėgų darbas A yra teigiamas (A > 0), o darbas A "dujų atliekamas neigiamas (A")< 0).
adiabatinis procesas. Be izobarinių, izochorinių ir izoterminių procesų, termodinamikoje dažnai nagrinėjami ir adiabatiniai procesai.
Adiabatinis procesas yra procesas, vykstantis termodinaminėje sistemoje, kai nėra šilumos mainų su aplinkiniais kūnais, t. y. esant sąlygai Q = 0.
15 klausimas Kūno pusiausvyros sąlygos. Galios akimirka. Balanso rūšys.
Daugelio susijusių gamtos ir humanitarinių mokslų reiškinių pusiausvyra arba pusiausvyra.
Laikoma, kad sistema yra pusiausvyros būsenoje, jei visas įtakas šiai sistemai kompensuoja kiti arba jos visai nėra. Panaši koncepcija yra tvarumas. Pusiausvyra gali būti stabili, nestabili arba abejinga.
Tipiški balanso pavyzdžiai:
1. Mechaninė pusiausvyra, dar vadinama statine pusiausvyra, yra ramybės arba tolygiai judančio kūno būsena, kai jį veikiančių jėgų ir momentų suma lygi nuliui.
2. Cheminė pusiausvyra – padėtis, kurioje cheminė reakcija vyksta tokiu pat mastu, kaip ir atvirkštinė reakcija, ir dėl to kiekvieno komponento kiekis nekinta.
3. Žmonių ir gyvūnų fizinė pusiausvyra, kuri palaikoma suvokiant jos būtinumą ir kai kuriais atvejais šią pusiausvyrą dirbtinai išlaikant [šaltinis nenurodytas 948 dienos].
4. Termodinaminė pusiausvyra – sistemos būsena, kurioje jos vidiniai procesai nelemia makroskopinių parametrų (tokių kaip temperatūra ir slėgis) pokyčių.
R algebrinės sumos lygybė nuliui jėgų akimirkos taip pat nereiškia, kad kūnas būtinai ilsisi. Keletą milijardų metų Žemės sukimasis aplink savo ašį tęsiasi pastoviu periodu būtent todėl, kad jėgų, veikiančių Žemę iš kitų kūnų, momentų algebrinė suma yra labai maža. Dėl tos pačios priežasties besisukantis dviračio ratas ir toliau sukasi pastoviu dažniu, o šį sukimąsi sustabdo tik išorinės jėgos.
Balanso rūšys. Praktikoje svarbų vaidmenį vaidina ne tik kūnų pusiausvyros sąlygos įvykdymas, bet ir kokybinė pusiausvyros charakteristika, vadinama stabilumu. Yra trys kūnų pusiausvyros tipai: stabilus, nestabilus ir abejingas. Pusiausvyra vadinama stabilia, jeigu po nedidelių išorinių poveikių organizmas grįžta į pradinę pusiausvyros būseną. Taip atsitinka, jei, šiek tiek pasislinkus kūnui bet kuria kryptimi nuo pradinės padėties, kūną veikiančių jėgų rezultantas tampa ne lygus nuliui ir nukreipiamas į pusiausvyros padėtį. Stabilioje pusiausvyroje yra, pavyzdžiui, rutulys įdubos apačioje.
Bendra kūno pusiausvyros būklė. Sujungę dvi išvadas, galime suformuluoti bendrą kūno pusiausvyros sąlygą: kūnas yra pusiausvyroje, jei visų jam veikiančių jėgų vektorių geometrinė suma ir šių jėgų momentų apie sukimosi ašį algebrinė suma yra lygus nuliui.
16 klausimasGaravimas ir kondensacija. Garavimas. Verdantis skystis. Skysčio virimo priklausomybė nuo slėgio.
Garinimas - lašančių skysčių savybė pakeisti jų agregacijos būseną ir virsti garais. Garavimas, vykstantis tik lašančio skysčio paviršiuje, vadinamas garavimu. Garinimas per visą skysčio tūrį vadinamas virimu; tai vyksta tam tikroje temperatūroje, priklausomai nuo slėgio. Slėgis, kuriame skystis verda tam tikroje temperatūroje, vadinamas sočiųjų garų slėgiu pnp, jo reikšmė priklauso nuo skysčio rūšies ir temperatūros.
Garavimas- medžiagos perėjimo iš skystos būsenos į dujinę (garų) procesas. Garavimo procesas yra atvirkštinis kondensacijos procesas (perėjimas iš garų į skystą. Garavimas (garinimas), medžiagos perėjimas iš kondensuotos (kietos arba skystos) fazės į dujinę (garą); pirmos eilės fazė perėjimas.
Kondensatas - tai atvirkštinis garavimo procesas. Kondensacijos metu garų molekulės grįžta į skystį. Uždarame inde skystis ir jo garai gali būti dinaminės pusiausvyros būsenoje, kai iš skysčio išeinančių molekulių skaičius yra lygus molekulių, grįžtančių iš garų į skystį, skaičiui, tai yra, kai išgaravimo ir garų greičiai kondensatas yra tas pats. Tokia sistema vadinama dviejų fazių sistema. Garai, kurie yra pusiausvyroje su skysčiu, vadinami sočiaisiais. Molekulių skaičius, išsiskiriantis iš skysčio paviršiaus ploto vieneto per vieną sekundę, priklauso nuo skysčio temperatūros. Molekulių, grįžtančių iš garų į skystį, skaičius priklauso nuo garų molekulių koncentracijos ir nuo vidutinio jų šiluminio judėjimo greičio, kurį lemia garų temperatūra.
Virimas- garavimo skystyje procesas (medžiagos perėjimas iš skysčio į dujinę būseną), atsirandant fazių atskyrimo riboms. Virimo temperatūra esant atmosferos slėgiui paprastai nurodoma kaip viena iš pagrindinių chemiškai grynos medžiagos fizikinių ir cheminių charakteristikų.
Virimas skiriasi pagal tipą:
1. virimas laisva konvekcija dideliame tūryje;
2. virimas priverstine konvekcija;
3. taip pat vidutinės skysčio temperatūros ir soties temperatūros atžvilgiu:
4. iki soties temperatūros peraušinto skysčio virinimas (paviršinis virimas);
5. iki soties temperatūros įkaitinto skysčio virinimas
Burbulas
Virimas , kuriame garai susidaro periodiškai atsirandančių ir augančių burbuliukų pavidalu, vadinamas branduoliniu virimu. Lėtai verdant branduoliui skystyje (tiksliau, kaip taisyklė, ant indo sienelių arba dugne), atsiranda garų pripildytų burbuliukų. Dėl intensyvaus skysčio garavimo burbuliukų viduje jie auga, plūduriuoja, o garai išsiskiria į garų fazę virš skysčio. Šiuo atveju šalia sienos esančiame sluoksnyje skystis yra šiek tiek perkaitęs, t.y. jo temperatūra viršija nominalią virimo temperatūrą. Įprastomis sąlygomis šis skirtumas yra mažas (vieno laipsnio eilės).
Filmas
Kai šilumos srautas padidėja iki tam tikros kritinės vertės, atskiri burbuliukai susilieja, prie kraujagyslės sienelės susidaro ištisinis garų sluoksnis, kuris periodiškai prasiskverbia į skysčio tūrį. Šis režimas vadinamas filmavimo režimu.
©2015-2019 svetainė
Visos teisės priklauso jų autoriams. Ši svetainė nepretenduoja į autorystę, tačiau suteikia galimybę nemokamai naudotis.
Puslapio sukūrimo data: 2016-08-20vidinė energija yra visų kūną sudarančių dalelių kinetinės energijos ir šių dalelių tarpusavio sąveikos potencialių energijų suma. Tai apima elektronų sąveikos su branduoliais energiją ir branduolio sudedamųjų dalių sąveikos energiją.
Vidinė energija priklauso nuo jos temperatūros. Temperatūra apibūdina medžiagos dalelių vidutinę kinetinę energiją. Keičiantis temperatūrai, keičiasi atstumas tarp dalelių, todėl kinta ir sąveikos energija tarp jų.
Vidinė energija taip pat pasikeičia, kai medžiaga pereina iš vienos agregacijos būsenos į kitą. Procesai, susiję su temperatūros pasikeitimu arba medžiagos agregacijos būsena, vadinami terminis. Šiluminius procesus lydi kūno vidinės energijos pasikeitimas.
Chemines reakcijas, branduolines reakcijas taip pat lydi organizmo vidinės energijos pokytis, nes. kinta reakcijose dalyvaujančių dalelių sąveikos energija. Vidinė energija keičiasi, kai energiją išspinduliuoja arba sugeria atomai elektronams pereinant iš vieno apvalkalo į kitą.
Vienas iš būdai pakeisti vidinę energiją yra Darbas. Taigi dviejų kūnų trinties metu pakyla jų temperatūra, t.y. didėja jų vidinė energija. Pavyzdžiui, apdirbant metalus – gręžiant, tekinant, frezuojant.
Kai susiliečia du skirtingos temperatūros kūnai, energija iš aukštos temperatūros kūno perduodama žemos temperatūros kūnui. Energijos pernešimo iš vieno kūno į kitą žemesnėje temperatūroje procesas vadinamas šilumos perdavimas.
Taigi gamtoje vyksta du procesai, kurių metu keičiasi vidinė kūno energija:
a) mechaninės energijos pavertimas vidine energija ir atvirkščiai; kol atliekamas darbas;
b) šilumos perdavimas; kol neatliekamas joks darbas.
Jei maišote karštą ir šaltą vandenį, tai savo patirtimi galite įsitikinti, kad karšto vandens išskiriamas šilumos kiekis ir šalto vandens gaunamos šilumos kiekis yra lygūs. Patirtis rodo, kad jeigu tarp kūnų vyksta šilumos mainai, tai visų šildančių kūnų vidinė energija padidėja tiek, kiek sumažėja vėstančių kūnų vidinė energija. Taigi energija pereina iš vieno kūno į kitą, tačiau bendra visų kūnų energija išlieka nepakitusi. tai energijos tvermės ir transformacijos dėsnis.
Visuose gamtoje vykstančiuose reiškiniuose energija neatsiranda ir neišnyksta. Jis tik keičiasi iš vienos rūšies į kitą, o jo vertė išsaugoma.
Pavyzdžiui, tam tikru greičiu skriejanti švininė kulka atsitrenkia į kliūtį ir įkaista.
Arba ledo sangrūda, krintanti iš sniego debesies, ištirpsta šalia žemės.
Žemiau esančiame straipsnyje kalbėsime apie vidinę energiją ir kaip ją pakeisti. Čia susipažinsime su bendruoju SE apibrėžimu, su jo reikšme ir dviejų tipų būsenos kaita pagal energiją, kurią turi fizinis kūnas, objektas. Visų pirma bus atsižvelgta į šilumos perdavimo reiškinį ir darbo atlikimą.
Įvadas
Vidinė energija yra ta termodinaminės sistemos išteklių dalis, kuri nepriklauso nuo konkrečios atskaitos sistemos. Ji gali pakeisti savo prasmę nagrinėjamos problemos viduje.
Lygios vertės charakteristikos atskaitos sistemoje, kurių atžvilgiu centrinė makroskopinių matmenų kūno/objekto masė yra ramybės būsena, turi vienodą bendrą ir vidinę energiją. Jie visada sutampa. Dalių, sudarančių bendrą energiją, įtrauktą į vidinę energiją, rinkinys nėra pastovus ir priklauso nuo sprendžiamos problemos sąlygų. Kitaip tariant, atsinaujinanti energija nėra specifinė energijos išteklių rūšis. Tai bendras daugelio visos energijos sistemos komponentų rinkinys, kuris keičiasi, kad atitiktų konkrečias situacijas. Vidinės energijos keitimo metodai remiasi dviem pagrindiniais principais: šilumos perdavimu ir darbu.
SE yra specifinė termodinaminio pobūdžio sistemų koncepcija. Tai leidžia fizikai naudoti įvairius dydžius, tokius kaip temperatūra ir entropija, cheminio potencialo matmenys, sistemą sudarančių medžiagų masė.
Darbo užbaigimas
Yra du būdai pakeisti kūno (-ių) vidinę energiją. Pirmasis susidaro dėl tiesioginio darbo su objektu atlikimo proceso. Antrasis yra šilumos perdavimo reiškinys.
Tais atvejais, kai darbą atlieka pats organizmas, jo vidinis energijos indeksas sumažės. Kai procesą užbaigs kažkas ar kažkas virš kūno, tada jo VE padidės. Tuo pačiu metu stebimas mechaninio energijos šaltinio transformavimas į vidinę energijos rūšį, kurią turi objektas. Viskas taip pat gali tekėti ir atvirkščiai: mechaninė į vidinį.
Šilumos perdavimas padidina SE vertę. Tačiau jei kūnas atvės, energijos sumažės. Nuolat prižiūrint šilumos perdavimą, indikatorius padidės. Dujų suspaudimas yra SE indekso padidėjimo pavyzdys, o jų (dujų) plėtimasis yra vidinės energijos vertės sumažėjimo pasekmė.
šilumos perdavimo reiškinys
Vidinės energijos pokytis šilumos perdavimo būdu reiškia energijos potencialo padidėjimą / sumažėjimą. Jį turi kūnas, neatlikdamas tam tikro (ypač mechaninio) darbo. Perduotas energijos kiekis vadinamas šiluma (Q, J), o pačiam procesui taikoma universali ZSE. VE pokyčius visada atspindi paties kūno temperatūros padidėjimas arba sumažėjimas.
Abu vidinės energijos keitimo būdai (darbas ir šilumos perdavimas) gali būti atliekami vieno objekto atžvilgiu vienu metu, t.y., gali būti derinami.
Galite pakeisti SE, pavyzdžiui, sukurdami trintį. Čia aiškiai stebimas mechaninio darbo atlikimas (trintis) ir šilumos perdavimo reiškinys. Mūsų protėviai bandė kūrenti ugnį panašiu būdu. Jie sukūrė trintį tarp medienos, kurios užsidegimo temperatūra atitinka 250 ° C.
Kūno vidinės energijos pokytis dėl darbo ar šilumos perdavimo gali įvykti per tą patį laikotarpį, t.y., šios dvi priemonės gali veikti kartu. Tačiau paprastos trinties konkrečiu atveju nepakaks. Tam reikėjo pagaląsti vieną šaką. Šiuo metu žmogus gali užsidegti trindamas degtukus, kurių galvutės yra padengtos degiomis medžiagomis, kurios užsidega 60-100 ° C temperatūroje. Pirmieji tokie gaminiai buvo pradėti kurti XIX amžiaus 30-aisiais. Tai buvo fosforo degtukai. Jie gali užsidegti esant santykinai žemai temperatūrai - 60 ° C. Šiuo metu mėgaujasi, kurie buvo pradėti gaminti 1855 m.
Energetinė priklausomybė
Kalbant apie vidinės energijos keitimo būdus, bus svarbu paminėti ir šio rodiklio priklausomybę nuo temperatūros. Faktas yra tas, kad šio energijos šaltinio kiekį lemia vidutinė kinetinės energijos, koncentruotos kūno molekulėje, vertė, kuri, savo ruožtu, tiesiogiai priklauso nuo temperatūros indikatoriaus. Būtent dėl šios priežasties temperatūros pokytis visada lemia SE pasikeitimą. Iš to taip pat išplaukia, kad kaitinant energija didėja, o vėsinant – mažėja.
Temperatūra ir šilumos perdavimas
Kūno vidinės energijos keitimo būdai skirstomi į: šilumos perdavimą ir mechaninį darbą. Tačiau svarbu žinoti, kad šilumos kiekis ir temperatūra nėra tas pats. Šių sąvokų nereikėtų painioti. Temperatūros dydžiai nurodomi laipsniais, o perduodamos arba perduodamos šilumos kiekis – džauliais (J).
Dviejų kūnų, iš kurių vienas bus karštas, kontaktas visada lemia, kad vienas praranda šilumą (karštesnis), o kitas jį įgyja (šaltesnis).
Svarbu pažymėti, kad abu kūno VE keitimo būdai visada duoda tuos pačius rezultatus. Neįmanoma nustatyti, kokiu būdu jo pasikeitimas buvo pasiektas pagal galutinę kūno būklę.
