Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Количество теплоты равно квадрату тока

Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить двумя способами:

  1. совершая над системой работу,
  2. при помощи теплового взаимодействия.

Передача тепла телу не связана с совершением над телом макроскопической работы. В данном случае изменение внутренней энергии вызвано тем, что отдельные молекулы тела с большей температурой совершают работу над некоторыми молекулами тела, которое имеет меньшую температуру. В этом случае тепловое взаимодействие реализуется за счет теплопроводности. Передача энергии также возможна при помощи излучения. Система микроскопических процессов (относящихся не ко всему телу, а к отдельным молекулам) называется теплопередачей. Количество энергии, которое передается от одного тела к другому в результате теплопередачи, определяется количеством теплоты, которое предано от одного тела другому.

называют энергию, которая получается (или отдается) телом в процессе теплообмена с окружающими телами (средой). Обозначается теплота, обычно буквой Q.

Это одна из основных величин в термодинамике. Теплота включена в математические выражения первого и второго начал термодинамики. Говорят, что теплота – это энергия в форме молекулярного движения.

Теплота может сообщаться системе (телу), а может забираться от нее. Считают, что если тепло сообщается системе, то оно положительно.

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Работа и мощность электрического тока»

Все вы прекрасно знаете, что сегодня электрический ток используется повсеместно. С его помощью работают компьютеры и телевизоры, ноутбуки и планшеты. С помощью электрического тока обеспечивается освещение улиц и различных помещений. Стиральная машина, микроволновка, утюг и многие другие приборы — все они работают на электрическом токе. Все это говорит нам о том, что ток несет в себе энергию, а, значит, с его помощью можно совершать работу.

Как мы уже убедились, при протекании тока, электрическое поле совершает определенную работу. Эта работа называется работой тока. Рассмотрим произвольный участок цепи, находящийся под некоторым напряжением U. За некоторый промежуток времени t, через поперечное сечение проводника пройдет определенный заряд q. Как вы знаете, работа электрического поля по переносу заряда определяется как произведение этого заряда и напряжения:

Также мы знаем, что заряд можно выразить как произведение силы тока и времени:

Тогда получим формулу, с которой вы уже знакомы из курса физики восьмого класса: работа тока равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого шел ток:

Читайте так же:
Как соединить кабель теплого пола с проводом 220

Используя закон Ома для участка цепи, мы можем получить еще два эквивалентных выражения.

При последовательном соединении удобнее использовать формулу, в которой нет напряжения, поскольку сила тока на всем участке цепи одинакова. Аналогично, при параллельном подключении удобнее использовать формулу, в которой нет силы тока, поскольку напряжение на всех элементах участка цепи одинаково.

Исходя из закона сохранения энергии, работа равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи:

Если предположить, что на этом участке не совершается механическая работа и не происходят химические реакции, то можно заключить, что вся работа электрического тока идет на нагревание проводника. Именно к такому выводу, пришли ученые Джеймс Джоуль и Эмилий Ленц, работая независимо друг от друга. Поэтому, открытый ими закон получил название «закон Джоуля-Ленца». Итак, закон Джоуля-Ленца звучит следующим образом: количество теплоты, выделяемой проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику:

Нагревание проводников происходит следующим образом: при протекании электрического тока по проводнику, электроны неизбежно сталкиваются с ионами кристаллической решетки. В результате, ионы приобретают все бо́льшую и бо́льшую кинетическую энергию, то есть их движение становится более интенсивным. Это, как мы знаем из молекулярной физики, и означает повышение температуры.

Помимо работы тока, есть еще одна важная величина, которой характеризуются все электроприборы — это мощность электрического тока. Как вы знаете, мощность определятся как работа, произведенная в единицу времени. Таким образом, мощность равна отношению работы к промежутку времени, за который эта работа была совершена:

Опять же, используя закон Ома, мы можем получить еще два равноправных выражения для мощности:

Как видно из формулы, мощность измеряется в джоулях на секунду. Напомним, что такая единица измерения называется ваттом:

Необходимо отметить, что есть и другие единицы измерения работы и мощности электрического тока. Например, для измерения работы электрического тока на практике часто используется такая единица измерения, как киловатт-час. Как видно из названия этой единицы измерения, работа в 1 кВт ∙ час — это работа, совершаемая прибором мощностью 1 кВт за 1 час:

Когда мы платим за электроэнергию, мы платим именно за количество киловатт-часов. То есть, существует тариф за использование одного киловатт-часа энергии, в соответствии с которым нам и приходит счет за электроэнергию в конце месяца.

Внесистемной единицей измерения мощности, которая часто используется на практике, является лошадиная сила. В этих единицах измерения, как правило, измеряется мощность многих автомобильных двигателей:

Читайте так же:
Тепловое реле по силе тока

Пример решения задачи.

Задача. На рисунке указана схема смешанного подключения резисторов. Найдите работы тока, в резисторах R и R3 за 1 мин.

Обратимые и необратимые процессы

Работа численно равняется площади процесса, изображенного на диаграмме p , V . Величина А зависит от метода перехода от начального состояния в конечное. Рисунок 2 показывает 3 процесса, которые переводят газ из состояние ( 1 ) в состояние ( 2 ) . Во всех случаях газ совершает работу.

Рисунок 2. Три различных пути перехода из состояния ( 1 ) в состояние ( 2 ) . Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.

Процессы из рисунка 2 возможно провести в обратном направлении. Тогда произойдет изменение знака А на противоположный.

Процессы, которые возможно проводить в обоих направлениях, получили название обратимых.

Жидкости и твердые тела могут незначительно изменять свой объем, поэтому при совершении работы разрешено им пренебречь. Но их внутренняя энергия подвергается изменениям посредствам совершения работы.

Механическая обработка деталей нагревает их. Это способствует изменению внутренней энергии. Имеется еще один пример опыта Джоуля 1843 года, служащий для определения механического эквивалента теплоты, изображенного на рисунке 3. Во время вращения катушки, находящейся в воде, внешние силы совершают положительную работу A ‘ > 0 , тогда жидкость повышает температуру из-за наличия силы трения, то есть происходит увеличение внутренней энергии.

Процессы примеров не могут проводиться в противоположных направлениях, поэтому они получили название необратимых.

Рисунок 3. Упрощенная схема опыта Джоуля по определению механического эквивалента теплоты.

Изменение внутренней энергии возможно при наличии совершаемой работы и при теплообмене. Тепловой контакт тел позволяет увеличиваться энергии одного тела с уменьшением энергии другого. Иначе это называется тепловым потоком.

Разум подскажет выход

Человеку ежедневно приходится обрабатывать огромный поток информации. На этом фоне ему совсем не просто параллельно принимать решения. Пытаясь сделать это в уме, он лишает себя возможности рассмотреть максимальное количество вариантов развития событий. И дело тут вовсе не в уровне умственных способностей индивидуума.

Просто одновременно удерживать в голове всевозможные варианты — это нереально. А вот если вы выпишете несколько предположений, то вам будет гораздо проще формулировать свои мысли, а ваш разум будет самостоятельно подыскивать ходы, о которых вы ежедневно не задумываетесь. Так что берите лист бумаги, разделите его на четыре части и давайте ответы на вопросы.

Изменение настроек в смартфоне Android

Теперь узнаем о способе, который готов дать больше свободной памяти, чем любой другой метод. Это радикальный способ, как освободить память на телефоне, суть которого — сбросить настройки к заводскому состоянию. Произойдёт форматирование локального хранилища. На выходе получаем полностью чистый смартфон.

Читайте так же:
Автоматический выключатель с тепловой защитой иэк

Важно! Рекомендуем этот метод только в том случае, если остальные способы не помогли.

Как очистить память телефона:

  1. Входим в меню «Настройки» и находим пункт «Система и устройство».
  2. Открываем «Расширенные настройки» и в конце страницы нажимаем на «Восстановление и сброс».

  1. Внизу списка выбираем «Сброс настроек».

  1. Жмём на «Все файлы на телефоне» и подтверждаем действие.

Напоследок мы оставили ещё один хороший способ, который требует небольших денежных вложений.

Применение

Иногда бывает полезно определить общий коэффициент теплоотдачи для изделия, и протестировать как выбор других материалов влияет на этот показатель. Например, иногда имеет смысл проверить, из какого материала получится труба с более эффективной теплопроводностью, и где будет выше коэффициент теплоотдачи — у трубы из стали или из меди. Также, иногда необходимо проверить как влияет на коэффициент теплоотдачи циркулирующая в трубе газообразная или жидкая среда.

Теплообменники

Теплообменники — это устройства, которые осуществляют тепловой обмен между двумя материалами. Для них важен высокий коэффициент теплопередачи. Типичные примеры теплообменников — обогреватели и радиаторы, например, в автомобилях и кондиционерах. Кстати, устоявшееся название радиаторов отопления — батарея связано с тем, что радиаторы традиционной конструкции выполнялись из нескольких однотипных элементов. Форма теплообменников влияет на их свойства. Формы бывают самые разные, например это может быть ряд пластин или система труб. Радиатор отопления —пример как раз такого теплообменника. Он состоит из изогнутой несколько раз трубы, и иногда конструкция также включает насос. Окружающий воздух нагревается текущей по трубам горячей водой или, в некоторых случаях, паром. Пар в трубах использовать легче и, в отличие от воды, для него не нужен насос. К тому же, паровые радиаторы более надежны в многоэтажных домах, но потери тепла при их использовании гораздо больше, чем в радиаторах с водой.

Радиаторы обычно прикрепляют к стене или устраивают в конструкции пола. В последнем случае такое отопление называется напольным панельным отоплением, или просто теплым полом. С ним потери тепла намного ниже, но его установка часто дороже, и его нелегко установить в уже построенном доме. Такой вид отопления широко используется в Центральной и Северной Европе и в некоторых странах Азии, например, в Корее. В Северной Америке в связи с распространенностью легких каркасных индивидуальных жилых домов, отапливаемых и охлаждаемых соответственно горячим или холодным циркулирующим в воздуховодах воздухом, этот вид отопления непопулярен.

Читайте так же:
Срабатывание тепловой защиты автоматического выключателя

Обычно под отопительные трубы устанавливают изоляцию, чтобы уменьшить теплопотери. Весь дом также должен быть хорошо изолирован. Сверху на слой теплоизолирующего материала укладывают бетон или стяжку. В напольном отоплении в основном используют воду, а не пар. Иногда вместо воды используют антифриз, чтобы зимой во избежание замерзания воды в трубах ее не надо было сливать, если дом не отапливается. Систему напольного панельного отопления можно также использовать и для охлаждения помещений летом, если подавать по трубам холодную воду вместо горячей.

Настенные радиаторы отопления удобны тем, что их можно использовать в доме с любым полом. Напольное отопление, наоборот, работает только с определенными видами покрытия. Например, некоторые виды деревянного пола или винилового покрытия плохо совместимы с напольным отоплением. Идеальное покрытие — керамическая плитка или каменные полы, хотя выпускают ряд деревянных и виниловых покрытий, которые можно эффективно и безопасно использовать с напольным отоплением.

Считается, что теплые полы экономичны и потери тепла с ними невелики, так как теплый воздух поднимается от пола вверх, и температура воды в нагревателе, при которой комфортно находиться в комнате, может быть ниже, чем, например, температура воды в радиаторе отопления. Высокая температура пола также способствует уничтожению микробов, клещей, плесени, и так далее, делая дом более чистым. Несмотря на все преимущества, у такого отопления есть один большой недостаток — по сравнению с другими видами отопления требуется намного больше времени, чтобы прогреть холодный дом с напольным отоплением.

Криоконсервация

Коэффициент теплоотдачи — важная величина в медицине, особенно в криоконсервации — в отрасли сохранения клеток людей и животных. Во время этого процесса важно избежать образования льда, чтобы не повредить мембраны клеток во время заморозки. Ученые, занимающиеся криоконсервацией клеток и тканей, постоянно ищут новые способы замораживания с высокой теплопередачей, чтобы обеспечить быстрое замораживание без образования льда внутри клеток и в межклеточном пространстве. Для этого экспериментируют с использованием разной среды для замораживания и разными процессами замораживания, например, применяя смесь жидкого и твердого охладителя. При витрификации, одном из способов криоконсервации, жидкости преобразуют в аморфный лед. Это полужидкий лед, который не кристаллизуется и может изменять свою форму намного легче, чем обычный лед. Благодаря этим свойствам он не наносит клеткам механические повреждения. Криоконсервация представляет особый интерес в области сохранения яйцеклеток, спермы, и эмбрионов, которые потом используют для оплодотворения in vitro.

Читайте так же:
Тепловые потери переменного тока

Коэффициент теплоотдачи используют также в при теплотехнических расчетах в электротехнике. Электронные компоненты и приборы обычно сильно нагреваются во время работы, но, зная общий коэффициент теплоотдачи системы и самих электронных компонентов в отдельности, а также устройств, предназначенных для их охлаждения, можно определить каким образом лучше всего охлаждать эти элементы и приборы. Очень важно правильно выполнить тепловой расчет, иначе устройства могут перегреться и выйти из строя.

В строительстве

В строительстве во многих случаях важно уменьшить теплопередачу между внутренними помещениями здания и окружающей средой. Строительные материалы часто выбирают, основываясь на этой необходимости, и большой популярностью пользуются изолирующие материалы, которые плохо проводят тепло. Раньше для изоляции использовали натуральные материалы, например камень. Сейчас широкое распространение получили искусственные материалы, такие как покрытый стекловолокном гипсокартон. Особенно часто их используют в каркасных домах, популярных в Северной Америке и Скандинавских странах.

Гипсокартонные панели часто облицовывают пенопластом. Под панелями обычно помещают дополнительную изоляцию, например стекловату или минеральную вату. Теплоизоляционные свойства стен такой конструкции лучше, чем выполненных из камня, поэтому такие стены хорошо изолируют помещения. В то же время, жарким летом каркасные дома необходимо охлаждать, в то время как в домах из камня летом комфортно даже без кондиционера, так как требуется намного больше времени, чтобы их нагреть или охладить, по сравнению с каркасными домами. В результате каменные дома хорошо держат среднесуточную температуру. С другой стороны, в том, что каркасные дома быстро нагреваются и охлаждаются, есть свои преимущества для хозяев — в такие дома приятно возвращаться после долгого отсутствия в холодную или, наоборот, в жаркую погоду, так как их можно быстро прогреть или охладить.

Производство каркасных домов с устройством стен из гипсокартона и аналогичных материалов очень дешево и выгодно для строителей и владельцев. Небольшой вес, по сравнению с домами из камня, также помогает предотвратить ряд проблем, например оседание почвы под домом и, соответственно, оседание самого дома. С другой стороны, такие дома менее надежны в сильный ураган по сравнению с тяжелыми домами из камня; при урагане каркас дома, а также теплоизоляция легко повреждаются.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector