Теплопроводность кондукция как способ передачи теплоты характерна

Происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 градус, называется удельной теплоемкостью вещества или удельная теплоемкость

2. Если p, v, T — соответственно, давление, удельный объем и температура газа, то для изотермического процесса идеального газа справедлив закон Бойля-Мариотта, который для двух состояний газа имеет вид…

Ответ:

Свойство тела изменять давление при изменении объема называется сжимаемостью. Если изменение объема происходит при T=const, то сжимаемость характеризуется изотермическим коэффициентом сжимаемости который определяется как относительное изменение объема, вызывающее изменение давления на единицу.

Для идеального газа легко вычислить его значение. Из уравнения изотермы получаем:

Знак минус указывает на то, что при увеличении объема давление уменьшается. Т.о., изотермический коэффициент сжимаемости идеального газа равен обратной величине его давления. С ростом давления он уменьшается, т.к. чем больше давление, тем меньше у газа возможностей для дальнейшего сжатия.

Согласно уравнению состояния идеального газа в любом состоянии с неизменной температурой произведение давления газа на его объём остаётся постоянным: pV=const при T=const. Для газа данной массы произведение давления газа на его объём постоянно, если температура газа не меняется.

3. Утверждение о том, что количество участвующей в термодинамическом процессе идеального газа теплоты равно совершаемой при изменении объема газа работе, справедливо для процесса…

Ответ: Изобарный

4. Количество теплоты, необходимой для нагрева единицы объема тела на один градус, называется…

Ответ: Калория – это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 градус.

5. Теплоемкость характеризует способность тел …

Ответ:

теплоемкость тела – это величина, характеризующая способность тела изменять свою температуру с подводом или отводом теплоты. Она равна количеству теплоты, которое надо подвести к телу, чтобы изменить его температуру на 1 К:

, Дж / К,

6. Единица измерения массовой (удельной) теплоемкости в системе СИ…

Ответ:Джоуль на килограмм на кельвин (Дж/кг·К)

7. Теплопроводность (кондукция) как способ передачи теплоты характерна…

Ответ: теплопроводность (кондукция) – способ передачи теплоты за счет взаимодействия микрочастиц тела (атомов, молекул, ионов в электролитах и электронов в металлах) в переменном поле температур.

Ответ 2: Если из двух тел одно имеет меньшую температуру, то между телами происходит теплопередача от нагретого предмета менее нагретому. Теплопередача может осуществляться тремя путями: 1. Конвекцией, 2. Излучением, 3. Кондукцией

8. Способ передачи теплоты теплопроводность (кондукция) отличается тем, что теплоперенос…

Ответ: Передача тепла кондукцией

Теплопередача кондукцией происходит в результате молекулярного колебания в теле или телах. Например, если у тела между разными его сторонами существует разница температур, в нём будет наблюдаться кондукция тепловой энергии от нагретой стороны к охлаждённой за счёт внутреннего колебания молекул. Ещё теплопередачу кондукцией называют теплопроводностью. Теплопроводность тела зависит от материала, из которого оно состоит, например, наиболее теплопроводность выше выражена в металлах средне в каменных материалах и совсем низкая в органических материалах (дерево, шерсть)

9. Способ передачи теплоты конвекция отличается тем, что теплоперенос…

происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

10. Фононный и электронный механизм теплопереноса — это…

Дата добавления: 2015-04-20 ; просмотров: 5 | Нарушение авторских прав

Источник

Теплопроводность кондукция как способ передачи теплоты характерна

Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы. Существуют следующие виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Теплопроводность – это процесс передачи энергии от одного тел а к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц. Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другом у или от одной части телa к другой передается энергия.

Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводность ю обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

Конвекция

Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла, то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа. Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

Излучение

Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Опыты также показывают, что чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

Конспект урока «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение».

Источник

Передача тепла теплопроводностью (кондукцией)

Теплопроводностьюназывают молекулярный перенос теплоты в сплошной среде обусловленный разностью температур.

Передача тепла теплопроводностью осуществляется только между телами находящимися в контакте.

Для планарной конструкции передача теплоты с помощью теплопроводности подчиняется обобщённому закону Фурье и может быть описана линейным уравнением:

(*)

Pt – тепловой поток, передаваемый теплопроводностью (кондукцией)Вт;

Kt – коэффициент тепловой проводимости

, [Вт/ м 2 К];

— коэффициент теплопроводности материала, [Вт/ м*К];

— длина пути теплопотока (в частности, толщина материала, длина

S – площадь поперечного сечения теплового потока, м 2 .

Величина, обратная Kt, называется тепловым сопротивлением:

,

— удельным тепловым сопротивлением.

Если линейное уравнение (*) преобразовывать с учётом сопротивления R, то будем иметь:

.

Эта формула аналогична закону Ома .

Используя эту аналогию для расчёта теплового сопротивления, можно пользоваться формулами для последовательного и параллельного соединения резисторов. Такой метод удобен в тех случаях, когда теплопроводящее тело имеет неоднородную структуру. Приведём эквивалентные схемы теплопроводящего тела с неоднородной структурой.

Для керамических корпусов R=30…40 К/Вт;

для пластмассовых корпусов R=55…60 К/Вт.

Из этого следует, что для пластмассовых корпусов перепад температур при одной и той же мощности почти в два раза выше. Т.е. удельное тепловое сопротивление характеризует тепловые параметры корпуса ЧС.

Из линейного уравнения (*) следует, что важнейшим параметром является коэффициент теплопроводности материала . Для улучшения теплоотвода в конструкциях РЭС применяют материалы с высокой теплопроводностью: медь =390 Вт/м*К, алюминий =208 Вт/м*К, поликор, керамика 22 С, бериливая керамика, токопроводящий клей ЭТК – 21. (Для справки: слюда =0,58 Вт/м*К).

Теплоотводящие конструктивы должны иметь малое контактное тепловое сопротивление (см 2 К/Вт). Для достижения этого в местах соединений обеспечивают удельные нагрузки до 1000 Н/см 2 (это болтовое соединение), шероховатость Rz20, исключают воздушные зазоры (клеем ЭТК – 21), увеличивают площадь теплового контакта.

Теплоотвод от ЭРЭ на ПП осуществляют с помощью теплоотводящих шин, при этом перегрев снижается на 20%.

Источник

§ 1.4. Элементарные способы передачи теплоты. (Виды процессов теплообмена)

Различают три элементарных способа передачи теплоты:

тепловое излучение (радиационный теплообмен).

Теплопроводность(кондукция) – способ передачи теплоты за счет взаимодействия микрочастиц тела (атомов, молекул, ионов в электролитах и электронов в металлах) в переменном поле температур.

Теплопроводность имеет место в твердых, жидких и газообразных телах. В твердых телах теплопроводность является единственным способом передачи теплоты. В вакууме теплопроводность отсутствует.

Конвекция– способ передачи теплоты за счет перемещения макрообъемов среды из области с одной температурой в область с другой температурой. При этом текучая среда (флюид) с более высокой температурой перемещается в область более низких температур, а холодный флюид – в область с высокой температурой. В вакууме конвекция теплоты невозможна.

Тепловое излучение (радиационный теплообмен)– способ передачи теплоты за счет распространения электромагнитных волн в определенном диапазоне частот.

— все тела выше 0 К обладают собственным тепловым излучением, то есть энергию излучают все тела;

— для передачи теплоты излучением не требуется тело-посредник, т.е. лучистая энергия может передаваться и в вакууме.

§ 1.5. Сложный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача

В природе и в технических устройствах, как правило, все три способа передачи теплоты происходят одновременно. Такой теплообмен называется сложным теплообменом.

Например, конвекция теплоты всегда протекает совместно с теплопроводностью, так как макрообъемы текучей среды состоят из микрообъемов, и есть неравномерное по пространству температурное поле. Передача теплоты совместно теплопроводностью и конвекцией называется конвективным теплообменом.

Совместная передача теплоты излучением и теплопроводностью называется радиационно-кондуктивным теплообменом.

Совместная передача теплоты излучением и конвекцией называется радиационно-конвективным теплообменом.

В природе и технике наиболее часто встречаются следующие два варианта сложного теплообмена:

— теплоотдача– процесс теплообмена между непроницаемой твёрдой стенкой и окружающей текучей средой;

— теплопередача– передача теплоты от одной текучей среды к другой текучей среде через непроницаемую твёрдую стенку.

Теплоотдача. График температурного поля при теплоотдаче показан на рис. 3. Температура текучей среды изменяется в очень узкой области, которая называется тепловым пограничным слоем.

Рис. 1.3. Схема процесса теплоотдачи: T_w– температура стенки;T_f– температура текучей среды; δ_q– толщина теплового пограничного слоя.

Заметим, что в зависимости от соотношения температур стенки T_wи флюидаT_fтепловой потокQможет нагревать стенку при условииили охлаждать ее, если.

Процесс теплоотдачи может быть осуществлен сочетанием следующих элементарных процессов теплообмена:

— конвективная теплоотдача (конвекция + теплопроводность = конвективный теплообмен) – имеет место при омывании твердых поверхностей различной формы текучей средой ( лученепрозрачной капельной жидкостью);

— лучистаяилирадиационная теплоотдача(тепловое излучение)– имеет место при радиационном теплообмене в вакууме или между стенкой и излучающим и поглощающимнеподвижнымгазом;

— радиационно — конвективная теплоотдача(тепловое излучение + конвективный теплообмен) – наиболее часто встречающийся в практике расчетов случай сложного теплообмена;

— конвективная теплоотдача при фазовых превращениях теплоносителя (конвекция + теплопроводность + возможно излучение) – теплоотдача при конденсации и кипении, протекающая с выделением или поглощением теплоты фазового перехода.

Расчет теплоотдачизаключается в определении теплового потока, которым обмениваются стенка и текучая среда. В инженерных расчетах теплоотдачи используется, так называемый закон теплоотдачи – закон Ньютона (1701 г.):

,

где Q– тепловой поток, Вт;– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 ·К);T_fиT_w– температура текучей среды и стенки;F– площадь поверхности теплообмена.

Теплопередача. В курсе ТМО изучают расчеттеплопередачичерез стенки плоской, цилиндрической, сферической и произвольной формы. В нашем кратком курсе ограничимся расчетом теплопередачи через плоскую и цилиндрическую стенки. График температурного поля притеплопередаче через плоскую стенку показан на рис. 4.

Рис. 1.4. Схема процесса теплопередачи: T_f,1иT_f,2– температура горячего и холодного флюида (текучей среды);T_w,1иT_w,1– температура поверхностей плоской стенки; δ – толщина плоской стенки.

Итак, теплопередачавключает в себя следующие процессы:

а) теплоотдачуот горячей текучей среды (горячего теплоносителя) к стенке;

б) теплопроводностьвнутри стенки;

в) теплоотдачуот стенки к холодной текучей среде (холодному теплоносителю).

Тепловой поток при теплопередаче, передаваемый от горячего флюида с температуройT_f,1к холодному флюиду с температуройT_f,2 , рассчитывается по формуле (для плоской стенки):

,

где – коэффициент теплопередачи через плоскую стенку, Вт/(м 2 ·К);R_t– термическое сопротивление теплопроводности плоской стенки, (м 2 ·К)/Вт..

В заключение первого раздела курса можно сделать вывод о том, что для решения основной задачи расчета теплообмена – определения температурных полей и тепловых потоков при теплоотдаче и теплопередаче – необходимо уметь рассчитывать три элементарныхспособа передачи тепловой энергии.

Источник