Сборник задач по физике Курс лекций по физике Оптика Кинематика Теплопроводность http://кармастер.рф/ купить автомобильные аккумуляторы в казани. ; http://koonka.shop/catalog/ вольт купить коврик в салон автомобиля.

Лекции по физике теория газов

Теплопроводность.

Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Теплопроводность

В существовании теплопроводности нас убеждает ряд наблюдений и экспериментов.

Нагревание кастрюли на электрической плитке происходит через теплопроводность

Если твердое тело нагревается или охлаждается, то внутри его наблюдается неравномерное распределение температуры, что приводит к перемещению тепла из одних точек тела в другие. В этом случае тепловой поток будет направлен из участков тела с большой температурой к участкам с меньшей температурой.

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню, и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с удалением от места нагрева все менее интенсивное).

Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения DТ/Dx разности температур на концах стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м2) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(мDК)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:

, где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, а A – площадь поперечного сечения.

Это соотношение называется законом теплопроводности Фурье; знак «минус» в нем указывает на то, что теплота передается в направлении, обратном градиенту температуры.

Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию.

Температурный градиент является мерой интенсивности изменения температуры в данном направлении.

Положив в основу предположение о наличии линейной зависимости между тепловым потоком и температурным градиентом, Фурье получил закон теплопроводности, согласно которому плотность теплового потока пропорциональна температурному градиенту

 Знак минус в уравнении показывает, что плотность потока  и температурный градиент имеют противоположное направление, или в направлении потока тепла температура уменьшается. Коэффициент пропорциональности  назван коэффициентом теплопроводности (теплопроводностью).

В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.

Практические занятия являются одной из важнейших компонент учебного процесса по физике. Они способствуют приобщению студентов к самостоятельной работе, учат анализировать изучаемые физические явления, использовать на практике полученные теоретические знания.

Предназначены для студентов, изучающих раздел курса общей физики «Основы молекулярной физики и термодинамики». В методических указаниях представлены примеры решения типичных задач разной степени трудности. Решения сопровождаются необходимыми примерами и комментариями. Задачи систематизированы по основным темам раздела. Приведены основные формулы, облегчающие усвоение алгоритмов решения задач.


Основы молекулярной физики и термодинамики

                     

Основные формулы

Количество вещества          ,

где                                        

            N – число молекул,                                  

            NA – постоянная Авогадро,          

            m – масса вещества,

            M – молярная масса.

Уравнение Менделеева- Клайперона

                        ,

где           

            р – давление газа,

            V – его объем,

            R – молярная газовая постоянная,

            T – термодинамическая температура.

Уравнение молекулярно – кинетической   теории газов

,

где

            n0 – концентрация молекул,

            <Eпост> – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул,

            m0 – масса молекулы,

            <υкв> – средняя квадратичная скорость.

Средняя кинетическая энергия молекулы

                        ,

где

i – число степеней свободы,

k – постоянная Больцмана.

Количество теплоты. Единицы измерения количества теплоты. Количество теплоты - энергия, которую тело теряет или получает при теплопередаче. Единица измерения: Джоуль, по определению. Опыт: Количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит: " от рода вещества, из которого состоит тело, " от массы этого тела, " от величины изменения его температуры.
На главную