Фізика для інженерів-електриків ПОПЕРЕДЖЕННЯ! Термологія Презентація лекції була підготовлена ​​для студентів першого курсу цивільного будівництва Університету Сечені на основі підручника з вищої освіти ім. Агостона Будо з використанням малюнків у підручнику. Поширення презентації у будь-якій формі відбувається без відома, згоди та намірів доповідача. Д-р Ференца Гічі Сечені Іштванського університету, фізичний факультет Дьєр, Єгипетський тер. Суб’єктивне Поняття тепла Гаряче, холодне, тепле тощо. Фізичне значення тепла стало незалежним від відчуття тепла. вечірній тепловий стан Вимірювані фізичні величини Зміна теплового стану ТЕМПЕРАТУРА КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА Вимірювання температури Основний досвід Властивості тіл зазвичай залежать від температури. (розміри довжини, об’єм, щільність, еластичні константи, електричний опір, оптичний показник заломлення тощо) Температурні різниці вирівнюються. Добре відтворювані температури можуть бути отримані. (наприклад, температура пари при смаку кипіння льоду при заданому тиску тощо) 3 4

тепло

Лінійне теплове розширення твердих речовин l l αl (t t) l αl t t-t Подовження l-l, що виникає при зміні температури, пропорційне вихідній довжині l та зміні температури (якщо воно не надто велике). Якщо при t C l довжина стрижня: ll (+ αt) 5 α: коефіцієнт лінійного теплового розширення α, 4/C міді 9 Об'ємне розширення твердих ізотропних тіл 3α (tt) β (tt) Коефіцієнт теплового розширення втричі лінійніше. Співвідношення між порожнинами та об’ємом судин мозку також є дійсним. Температурна залежність щільності ізотропних тіл ρ ρ ρ (t) + βt β, якщо r - щільність тіла при C. Практичні аспекти теплового розширення Практичні аспекти теплового розширення У разі кристалічної подряпини: Терморозширення є структурною властивістю матеріалу. α Італійська як аморфна подряпина: парх. 9,6 6/C α, 6 6 α/C перпендикулярно. 6 6/C α Біметалеві смуги α як латунь 6 8/C 6/C Сплави з низьким тепловим розширенням (наприклад, інар, 64% Fe, 36% Ni): α 6/C Біметалічні термометри Термічне розширення вимірювальних стрижнів Теплове розширення мостів, дорожні рейки, трубопроводи ермографи Термореле Автоматичні регулятори температури 3

Термічне розширення рідин до β (t t) t C: (+ βt) Коефіцієнт теплового розширення об’єму в -5 разів вищий, ніж твердих речовин. Температурна залежність густини нагрітих рідин b Визначення методу посудинного методу hgρ h gρ ρ ρ + βt ρ ρ ρ (t) + βt β більш загально: якщо r - густина рідини при C. (+ β t + β) t 3 h h β h t 4 Специфічна поведінка смаку z Зміна обсягу газу, нагрітого при постійному тиску Між смаком та 4 C, він стискається при нагріванні, розширюється при нагріванні вище 4 C. Це пояснює, чому взимку стоячі води зазвичай не замерзають на дно. 5 Коефіцієнт теплового розширення приблизно однаковий для всіх газів. (Внутрішня фракція Гей-Люссака) Температурна залежність об’єму газів при постійному тиску: (+ βt) об’єм, що належить t C β 73,5 C 6 4

Постійний об’єм зміни тиску нагрітого газу Закон Бойля-Маріотта Маріотта Газ при постійній температурі Коефіцієнт теплового розширення приблизно однаковий для всіх газів. (Внутрішня фракція Гей-Люсса) Температурна залежність тиску газів при постійному обсязі: pp (+ β t) p - тиск, пов'язаний з CC β 73,5 C Добуток тиску та об'єму газу певної маси та постійна температура є постійною. p константа Тиск і щільність газу із заданою масою і постійною температурою прямо пропорційні один одному. p C ρ Газові термометри створені на основі Гей-Люссакта. (-7 С) 7 8 Комбінований закон випарів газу Існує взаємозв'язок між детермінантами газового стану: рівняння теплового стану p постійна константа Абсолютна t температура pp (+ β t) β 73,5 pp (73,5 + t) 73,5 C (+ βt ) Внутрішня частка Гей-Лусса pp (+ β t) pp Фракція Бойля-Маріотта pp (+ βt) ρ ρ 9 шкала температури Келіна: 73,5 + Температура, виражена в градусах Келіна, називається абсолютною температурою ppp константою 73, 5 ІДЕАЛЬНИЙ ГАЗ t 5

Тепло як вид енергії Початок енергозбереження Тепло може вироблятися за рахунок механічних робіт. Роботу можна спалити за допомогою тепла. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА - ФОРМА ЕНЕРГІЇ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА - ФОРМА ЕНЕРГІЇ Електрична, магнітна, хімічна енергія, світлова енергія, атомна енергія тощо. W mgh m Q також можна виміряти W A Q 4,86 ​​Дж кал. Енергія не генерується в жодному процесі, мозок руйнується, він лише трансформується з однієї форми енергії в іншу. Загальна енергія замкнутої системи постійна. Збільшення загальної енергії незамкненої системи дорівнює сумі енергій, що подаються до системи в будь-якій формі ззовні.5 Перпетум-мобіль першого класу неможливий. 6 Перший закон термодинаміки Ердодинамічна система - це тверде тіло із заданою масою та якістю матеріалу, рідкий мозковий газ Напр. Ідеальний газ Першим законом термодинаміки є Q кількість теплоти (p,) (p,). хвороба. стан EE (Рівновага) Визначення стану стану (p,) рівняння теплового стану: f (p,) pn RW робота EEQ + W Зміна внутрішньої енергії системи дорівнює сумі кількості тепла і роботи повідомляється системі. 7 Кожен стан системи має певне значення внутрішньої енергії. E E (,) Функція стану 8 7

Зовнішня зовнішня компресія si робота W p де pa зовнішній тиск Система згоріла робота Кастатичні процеси (негорючий повільний) pk pb pkb EEQ + WQ pd 9 Для казостатичних процесів робота зовнішніх стискаючих сил W (робота, що спалюється на системі) дорівнює робота внутрішніх стискаючих сил W (з мінусом роботи, спаленої системою. Частина кількості тепла, що передається системі QEE + pd WWA, збільшує внутрішню енергію системи, за рахунок іншої частини системи du + pd Внутрішня енергія g ідеальних газів У експерименті Гі-Люссака температура газу не змінюється Q (W) E (Q + W) EEE 3 Внутрішня енергія ідеальних газів залежить лише від температурних детермінант 3 8

Внутрішня енергія g ідеальних газів Дамо невелику кількість теплоти dq газу масою m у постійному об’ємі (d). dq de + pd de Зміни стану g ідеальних газів Загалом, усі три детермінанти стану (p,) змінюються. Для статично-випадкових процесів: p nr E mc E nc Ізотермічні зміни стану (константа) Ізохорні зміни стану (константа) Ізобарні зміни стану (константа) Зміни стану ізобари (константа) Зміни адіабатичного стану (dq) 33 34 Зміна ізотермічного стану p константа (nr) Ізохоричні зміни стану ((константа) nr p константа pp (p,) (p,) U mc UU + WWQ dp QW pd nr nr ln nrln p UUQ mc () При ізотермічному розширенні газ поглинає тепло і згорає робота 35 Коли газ споживає тепло, його тиск і внутрішня енергія зростають. pp (p,) (p,) QUW + UWUU 9

Зміна стану ізобар s (p (константа) Зміна адіабатичного стану s (dq) nr константа p du + pd U nc (,) (,) nr pn (cpc) p Q mc p () d nc d + n (cpc) d (cpc) d + c κ константа κ p константа Коли газ поглинає тепло, він спалює роботу розширення і його внутрішня енергія зростає 37 38 де c κ cp Цикл Карно Цикл Карно Газ вдвічі зменшує кількість тепла Q від котла і загальна робота W опіків BW nr ln W nc () AQW nr () ln Цикл BAA теплова ефективність W 4 nc () QW 3 nr ln DCW η Q Це верхня межа теплової ефективності теплових електростанцій, наприклад h5% для t C, t C 39 4

Для оборотного стану: B dq () A dq re A re re dq + () B Ентропія У разі зворотного зміни стану від стану A до B сума (інтеграли) зменшених кількостей тепла залежить лише від станів A і B, від A до Незалежності від шляху до B. 45 Ентропія Існує функція стану S, так звана ентропія, для якої існує думка, що різниця між значеннями ентропії, що належать до станів B і A системи, становить: S (B) S (A) BA dq re У закритій системі ентропія системи посилення невідповідних процесів, що горять під водою. Якщо ентропія замкнутої системи максимальна, система знаходиться в рівновазі an. 46 Зміни агрегатного стану Плавлення та заморожування Плавлення відповідно. температура замерзання Ртуть -38,8 C смак C Свинець 37 C Платина 773 C Вольфрам 338 C Залежність температури плавлення d () dp LL від питомої теплоти плавлення, - зміна питомого об'єму під час відтавання. Найголовнішим винятком є ​​смак: прибл. Зростання заморозки на 9%. перехресне охолодження: повільне, обережне охолодження чистих рідин 47 У разі ожеледиці при 73 К та тиску атм: d, 75 C/атм dp 48

Випаровування s у закритому z-просторі Насичена пара - це пара, яка знаходиться в рівновазі зі своєю власною рідиною. Рівняння стану ідеальних газів приблизно справедливо для ненасичених парів. Випаровування у відкритому просторі Швидкість випаровування Не може утворюватися насичена пара. Поверхня рідини та температура Зовнішній тиск Вентиляція Якість матеріалу Тиск насиченої пари не залежить від обсягу і залежить не тільки від температури, але і від якості матеріалу. Тиск насиченої пари - це максимальний тиск, який має пара даної речовини при певній температурі. Випаровування є наслідком теплового руху молекул. 49 Тепло випаровування У результаті випаровування рідина охолоджується. 5 Джерело Джерело підключено при певній температурі, при температурі кипіння, що відповідає заданому зовнішньому тиску. Сублімація Випаровування твердих речовин Бульбашки пари утворюються, коли тиск насиченої пари в бульбашках досягає зовнішнього тиску. Температура кипіння залежить від зовнішнього тиску. Дивіться випаровування рідин у приміщенні. Тиск сублімації Залежність температури кипіння від тиску визначається кривою тиску пари. нагрівання: прозора рідина без бульбашок газу, повільний нагрів. 5 5 3

Зрідження Розрізнення критичної граничної ізотермічної кривої газу, пари та рідини Для зрідження газ повинен охолоджуватися щонайменше до критичної температури та знаходитись під тиском принаймні до критичного тиску. 53 54 4