Способы получения низких температур презентация

Получение низких температур

Скачать
презентацию Критическая температура >>

Получение низких температур. Существенного уменьшения температуры можно достигнуть разными способами. Но идея всех способов одна и та же: заставить тело затратить свою внутреннюю энергию. Как же это сделать? Один из способов – заставить жидкость кипеть, не подводя тепла извне(каскадный способ охлаждения). Второй способ – заставить газ быстро расширяться и производить работу за счёт внутренней энергии. В 30-е годы начали получать низкие температуры с помощью жидкого гелия на специальных устройствах, работающих на основе эффекта Джоуля-Томсона, — используя охлаждение газа при его дросселировании.

Слайд 4 из презентации «Низкая температура» к урокам физики на тему «Температура»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Низкая температура.pps» можно в zip-архиве размером 557 КБ.

Температура

«Состояние теплового равновесия» — Водород. Т = ? t. Тепловое движение. Состояние макроскопических тел. Что мы знаем о температуре. Как измеряется температура. Постоянная Больцмана. Шкала Фаренгейта. Абсолютная температура. Тепловое равновесие. Температурная шкала Кельвина. Температура в энергетических единицах. Термометры для холодильников.

«Температура в космосе» — Изменение температуры с высотой. Холодный или горячий космос ? Что же получается? “Лёд и пламень космоса”. ПРОБЛЕМНЫЙ ВОПРОС: Каковы температуры космических объектов? До высоты 11 км температура уменьшается и остается далее постоянной до высот 11–25 км.

«Изменение температуры воздуха» — Зависимость температуры воздуха от географической широты. Солнце находится выше всего над горизонтом. Полярная ночь. Полярные широты. Смена времен года. Ньюфаунленд. Атмосфера. В каком из перечисленных городов 22 июня продолжительность дня наибольшая. 22 июня- день летнего солнцестояния. Угол падения солнечных лучей.

«Температура воздуха» — Земная поверхность нагревается Солнцем. Нагревание земной поверхности. Практическая работа. Нагрев земной поверхности. Определение многолетней температуры воздуха. График хода температур. Определение годовой амплитуды воздуха. Температура воздуха. Определение среднегодовой температуры воздуха. Температура воздуха зависит от нагрева.

«Измерение температуры» — Достоинства термоэлектрических термометров. Термометр сопротивления — датчик измерения температуры. Жидкостный термометр. Термоэлектрический термометр. Манометрические термометры- простые механические. Контактные методы измерений. Достоинства термометров сопротивления. Контактные способы измерения температуры.

«Тепловизор» — Кирпичный фасад. История создания. Информация записывается в память устройства. Тепловизор. Применение тепловизоров в медицине. Проблемы производства. Классификация. Назначение. Устройство для наблюдения за распределением температуры. Стационарный тепловизор.

Источник

Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ЭЛЕМЕНТЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ) Тема ЭФФЕКТ. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемДенис Тикшаев

Похожие презентации

Презентация на тему: » Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ЭЛЕМЕНТЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ) Тема ЭФФЕКТ.» — Транскрипт:

1 Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ЭЛЕМЕНТЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ) Тема ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ.

2 ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В РАЗРАБОТКЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Начиная с 1990 г, наблюдается бурный рост исследований в области термоэлектроники, обусловленный тремя основными причинами : Экологическая опасность применения фреоновых холодильников Повышение к.п.д. электронных охладителей Миниатюризация охлаждающих систем

3 ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЫТОВАЯ ТЕХНИКА АВТОМОБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТРОЙСТВА УСТРОЙСТВА ВОЕННОГО И КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

4 БЫТОВАЯ ТЕХНИКА ОХЛАДИТЕЛИ НАПИТКОВ ДОМАШНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ШОКОЛАДА, МОРОЖЕНОГО

6 ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ХОЛОДИЛЬНИКИОСУШИТЕЛИ

7 УСТРОЙСТВА ВОЕННОГО И КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

8 ОСНОВНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭФФЕКТ ЗЕЕБЕКА ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ ЭФФЕКТ ТОМСОНА

9 ЭФФЕКТ ЗЕЕБЕКА В 1821 году Томас Зеебек обнаружил, что в замкнутой цепи из двух разногодных металлов будет непрерывно протекать электрический ток, если спаи металлов поддерживать при различных температурах. S= dV / dT; S — коэффициент Зеебека S положителен когда направление электрического тока совпадает с напрвлением теплового потока

10 ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ В 1834 голу французский физик-любитель Жан Пельтье обнаружил, что пропускание тока приводит к появлению температурного градиента на спае двух разных металлов. П

0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В » title=»ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ (продолжение) П >0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В » > 11 ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ (продолжение) П >0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В свою очередь, П= S*T (Вольт) T — абсолютная температура 0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В «> 0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В свою очередь, П= S*T (Вольт) T — абсолютная температура»> 0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В » title=»ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ (продолжение) П >0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В «>

12 СВЯЗЬ ЭФФЕКТОВ ПЕЛЬТЬЕ И ЗЕЕБЕКА. ОТЛИЧИЕ ОТ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ Зеебек Пельтье Выделение тепла П. — нагрев и охлаждение Д. — только нагрев П. — только на контактах Д. — по всему объему П. — Q

I 2 Влияние направления тока П. — меняет знак Д. — не зависит

13 ЭФФЕКТ ТОМСОНА Обнаружен Вильямом Томсоном (Лордом Кельвиным) При протекании электрического тока по проводнику, концы которого поддерживаются при различных температурах, возникает тепло. Коэффициент Томсона Коэф-т Зеебека. S зависит от температуры Соотношение Кельвина:

14 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Поток тепла от i -го проводника (i=1 или 2) : Ур-ие: 1

15 ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ Для получения наибольшей эффективности охлаждения необходимы материалы, которые : обладают высокой электропроводностью (как металлы) обладают низкой теплопроводностью (как изоляторы)

16 ПРОГРЕСС КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Источник

Методы получения низких температур

Скачать
презентацию Свойства веществ при низких температурах >>

Методы получения низких температур. Испарение жидкости Эффект Джоуля-Томсона Адиабатическое расширение газа Растворение одного вещества в другом При откачивании паров 3He можно получить температуру 0,3 К С помощью метода адиабатического размагничивания парамагнитных солей можно получить температуру ?10-3 К. 26.

Слайд 26 из презентации «Реальные газы физика» к урокам физики на тему «Газы»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Реальные газы физика.PPT» можно в zip-архиве размером 889 КБ.

«Реальные газы физика» — 3. 12. Учтём влияние сил отталкивания. 5. Молекулярная физика и основы термодинамики. Реальные газы. Лекции по физике. 7. Межмолекулярное взаимодействие. Межмолекулярные взаимодействия. 2. 13. 4.

«Давление газа» — График изотермического процесса на РV – диаграмме называется изотермой. Рисунок 1.7. Рисунок 1.9. Работы относятся к астрономии, геофизике, физике. Автомобиль имеет вес F2. Так как всегда, то и Т не может быть отрицательной величиной. – Давление на малый поршень, а. Термометры. Следовательно, на другие стенки будет точно такое же давление.

«Законы газов» — ! Плазма. Жидкое. Единицы давления. Поле. Масса М кг Длина L м Время t с. «Первичные» физические величины. Измерение потоков. Критическая температура: Почему редуктор замерзает? Состояния вещества: Измерение объемов. Электрическое Магнитное Гравитационное Торсионное Биологическое Информационное. Производные физические величины.

«Опыт Штерна» — 10 класс. Задача №2. БРОУН Роберт (1773-1858), английский ботаник. История физики в вопросах и задачах. Нобелевская премия, 1943 год. Родился в Германии, с 1933 в США. ПЕРРЕН Жан Батист (1870-1942), французский физик, Описал ядро растительной клетки и строение семяпочки. Факультативные занятия по физике.

«Процессы изменения состояния газа» — Молекулярно-кинетическая теория. V. T=const; Изотермический процесс. V=const; Изохорный процесс. Для данной массы газа: Изотермический процесс. Графическое представление изотермического процесса. P. Изопроцессы. P=const; Изобарный процесс. Изотерма в различных координатных осях. Изотерма- график изменения макроскопических параметров газа при изотермическом процессе.

«Свойства газов» — Свойства газов. t. Скорость зависит от температуры. Молекулы хаотически двигаются. Удары молекул о стенки сосуда создают давление газа. Молекулы взаимодействуют между собой. Молекулы далеко расположены друг от друга. Работа по физике и информатике Дмитриевой Анастасии Ученицы 10 класса «Б».

Источник

Способы получения холода

Статья о естественных и искуственных способах получения холода. Приведены различные способы получения холода, указаны их достоинства и недостатки. Разобраны подробно машинные способы.

Скачать:

Вложение	Размер
sposoby_polucheniya_holoda.docx	225.11 КБ

Предварительный просмотр:

Способы получения холода

Физическая природа тепла и холода одинакова, разница состоит только в скорости движения молекул и атоме. В более нагретом теле скорость движения больше, чем менее нагретом. При подводе к телу тепла движение возрастает, при отнятии тепла уменьшается.

Тепловая энергия есть внутренняя энергия движения молекул и атомов.

Охлаждение тела — это отвод от него тепла, сопровождаемый понижением температуры. Самый простой способ охлаждения — теплообмен между охлаждаемым телом и окружающей средой — наружным воздухом, речной морской водой, почвой.

Но этим способом температуру охлаждаемого тела можно понизить только до температуры окружающей среды. Такое охлаждение называется естественным. Охлаждение тела ниже температуры окружающей среды называется искусственным. Для него используют главным образом скрытую теплоту, поглощаемую телами при изменении их агрегатного состояния.

Количество тепла или холода измеряется калориями или килограмм-калориями (килокалория). Калория — это количество тепла, необходимое для нагрева 1 г воды на 1 при нормальном атмосферном давлении, килокалория — для нагрева 1 кг воды на 1С при тех же условиях.

Существуют несколько способов получения искусственного холода.

1.О хлаждение при помощи льда или снега, таяние которых сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Простое, дешевое. Недостаток — нельзя получить температуру ниже +3 °С. Практически в помещении, охлаждаемом льдом или снегом, температуру воздуха удается поддерживать лишь на уровне 5—8°С. При ледяном охлаждении используют водный лед или твердую углекислоту (сухой лед).

При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния — плавление (таяние). Холодопроизводительность, или охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 кДж/кг. Теплоемкость льда равна 2,1 кДж/кг • градус.

Водный лед в качестве охлаждающего средства применяется в специальных ледниках и на ледяных складах. Ледники бывают с нижней загрузкой льда (ледник-погреб) и с боковой — карманного типа.

2.Лъдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Благодаря добавлению соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается ниже. Это объясняется тем, что добавление соли вызывает ослабление молекулярного сцепления и разрушение кристаллических решеток льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором теплоты от окружающей среды, в результате чего окружающий воздух охлаждается и температура его понижается. С повышением содержания соли в льдосоляной смеси температура плавления ее понижается. Раствор соли с самой низкой температурой таяния называется эвтектическим, а температура его таяния — криогидратной точкой. Криогидратная точка для льдосоляной смеси с поваренной солью -21,2°С, при концентрации соли в растворе 23,1% по отношению к общей массе смеси, что примерно равно 30 кг соли па 100 кг льда. При дальнейшей концентрации соли происходит не понижение температуры таяния льдосоляной смеси, а повышение температуры таяния (при 25%-ной концентрации соли в растворе к общей массе температура таяния повышается до -8 ° С).

При замораживании водного раствора поваренной соли в концентрации, соответствующей криогидратной точке, получается однородная смесь кристаллов льда и соли, которая называется эвтектическим твердым раствором.

Температура плавления эвтектического твердого раствора поваренной соли —21,2 ° С, а теплота плавления — 236 кДж/кг. Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероты — наглухо запаяннные формы — заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероты используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок-холодильников и т. д.

3.Охлаждение сухим льдом основано на свойстве твердой углекислоты сублимировать, т. е. при поглощении тепла переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Физические свойства сухого льда: температура сублимации при атмосферном давлении — 78,9°С , теплота сублимации 574,6 кДж/кг. . Высокая стоимость сухого льда ограничивает его широкое применение.

Сухой лед обладает преимуществами по сравнению с водным:

1.можно получать более низкую температуру;

2.охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда:

3.при охлаждении не возникает сырости, кроме того, при сублимации сухого льда образуется газообразная углекислота, которая является консервирующим средством, способствующим лучшему сохранению продуктов.

Сухой лед применяется для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженого, замороженных фруктов и овощей.

Искусственного охлаждения можно достигнуть также, если смешать лед или снег с разведенными кислотами. Например, смесь из 7 частей снега или льда и 4 частей разведенной азотной кислоты имеет температуру -35°С. Низкую температуру можно получить и растворением солей в разведенных кислотах. Так, если 5 частей азотнокислого аммония и 6 частей сернокислого натрия растворить в 4 частях разведенной азотной кислоты, то смесь будет иметь температуру —40 ° С.

Получение искусственного холода с помощью снега или льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.

4. Охлаждение жидкими газами (азотом, воздухом и др.) основано на их кипении при низкой температуре. При нормальном давлении температура кипения азота равна –195,8 °С, воздуха – от –190 до –195 °С, кислорода –182,8 °С.

В связи с энергетическим кризисом, загрязнением окружающей среды все более актуальной становится проблема использования для холодильной обработки пищевых продуктов нетрадиционных экологически безопасных методов получения холода. Наиболее перспективным из них является криогенный метод на базе жидкого и газообразного азота с применением безмашинной проточной системы хладоснабжения, предусматривающей одноразовое использование криоагента.

Перспективность данного метода хладоснабжения возрастает в связи с открытием в России больших запасов (340 млрд. м 3 ) подземных высокоазотных газов. Себестоимость очищенного азота на порядок ниже, чем азота, полученного с помощью метода разделения воздуха.

Безмашинные проточные системы азотного охлаждения имеют значительные преимущества: очень надежны в эксплуатации и имеют высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества и внешнего вида продукта, а также минимальные потери его массы за счет усушки.

Особо следует отметить экологическую чистоту таких систем (в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).

Наиболее просты по устройству и доступны установки, работающие на готовых хладоносителях: водном или сухом льду, льдосоляных смесях, жидких газах и др. Основной недостаток – полная зависимость от возможностей и условий получения хладоносителей, большой объем работ, связанных с зарядкой охлаждающей системы. Этого недостатка не имеет машинное охлаждение, потребляющее извне только энергию или воздух.

Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.

5.Машинное охлаждение — способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния хладагента, кипения его при низких температурах с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования

Охлаждение, как и нагрев, основано на теплообмене — это самопроизвольный переход тепла от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Для охлаждения используются процессы, протекающие с поглощением тепла из окружающей среды: таяние или растворение; кипение или испарение; сублимация и др.

Под низкими температурами понимают температуры ниже окружающей среды. В холодильном оборудовании предприятий торговли и общественного питания этот диапазон составляет от 0 до — 40°С.

Низкие температуры получают в результате физических процессов, которые сопровождаются поглощением тепла. К числу основных таких процессов относится:

1.Фазовый переход вещества — плавление, кипение (испарение), сублимация

Фазовый переход некоторых веществ при плавлении, кипении (испарении), сублимации происходит при низких температурах и с поглощением значительного количества тепла.

Рис.1 Схема фазовых переходов вещества

Плавление — переход твердого тела в жидкое состояние при определенной температуре. Теплота плавления — количество тепла, необходимое для превращения 1 кг твердого вещества при постоянной температуре в жидкое состояние.

Сублимация- переход тел из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Теплотой сублимации — количество тепла, необходимое для перехода 1 кг твердого вещества в пар при постоянных давлении и температуре. Твердая углекислота при атмосферном давлении переходит в газообразное состояние при -78°С.

Кипение — процесс превращения жидкости в пар. Образование пара происходит по всему объему жидкости. Температура жидкости, нагретой до точки кипения, остается постоянной при неизменном давлении пока вся не выкипит.

Испарение- процесс превращения жидкости, не достигшей точки кипения, в пар . Испарение происходит только с поверхности жидкости.

В холодильной технике под испарением подразумевают также и кипение.

Процесс, обратный кипению, — конденсация. Конденсация протекает при постоянной температуре и сопровождается выделением теплоты. Температура конденсации зависит от давления. Давление и температура всегда изменяются в одном направлении. Растет температура — увеличивается давление, и наоборот.

2.Адиабатическое расширение газа

П роцесс, происходящий без подвода и отвода тепла, называется адиабатическим . Адиабатное расширение – процесс резкого падения давления при прохождении рабочего вещества через специальное расширительное устройство. В холодильной технике в качестве расширительного устройства используется детандер .

3. Дросселирование газа и жидкостей

Процесс резкого падения давления (температуры) при прохождении рабочего вещества через местное сужение в канале .

сужение в канале

Рис. 2 Схема холодильной машины

4. Термоэлектрический эффект (эффект Пельтье)

Единичный элемент термоэлектрического модуля (ТЭМ) — термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов используются полупроводники на основе висмута, теллура, с примесями из сурьмы и селена.

ТЭМ — совокупность термопар, электрически соединенных последовательно. Термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах — от единиц до тысяч пар, что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности — от десятых долей до сотен ватт.

При прохождении через ТЭМ постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур — одна сторона (холодная) охлаждается , а другая (горячая) нагревается . Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить отвод тепла, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны элемента Пельтье меняются местами.

Рис.3 Действие эффекта Пельтье при протекании тока через полупроводники p- и n-типов проводимости.

Рис.4 Термоэлектрический модуль ( ТЭМ )

Рис.5 Внешний вид ТЭМ

Наибольшей термоэектрической эффективностью для изготовления ТЭМ материалов обладает теллурид висмута , в который добавляют специальные примеси, селен и сурьму.

Термоэлектрический холодильник бесшумен, но дорог: сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питьевой воды.

Способы получения искусственного холода разнообразны.

Источник