Образование - Физика - Объяснение теплового равновесия и формулы с примерами

WeeMan | Просмотров: 1113


Этот термин может показаться тяжелой и загадочной для обывателя, но теплового равновесия является важным условием в термодинамике. Эта концепция имеет широкий спектр применения в природе и человеческом теле. Термодинамика-раздел физики, который имеет дело с отношениями между тепловой и других свойств (например, плотности, давления, температуры) в веществе. В начале 1800-х годов, использование паровых двигателей привело к широкому изучению жары и в конечном итоге открытие термодинамики. Основой для большинства соображения термодинамики законы термодинамики. Эти законы утверждают, что энергия может передаваться от одной системы к другой только в форме теплоты или работы. В ходе первоначального исследования термодинамики ученые обнаружили, что тепловая энергия, полученная от сжигания угля в паровой двигатель не может быть полностью преобразовано в механическую работу. Следовательно, они стали изучать энергию, содержащуюся в системе. Они придумали термин под названием 'энтропия', которые могут быть выражены количественно, если система (жидкость, газ или твердое вещество, состоящее из частиц, чьи движения определить его состояние) был в термодинамическом равновесии.

--- Телепортироваться в 3D по 2D означает

Термодинамическое равновесие системы называется быть достигнута, когда система находится в не только в тепловой, но и в механического, химического, а также радиоактивного равновесия. Приложения термодинамики описывает, как системы реагируют на различные изменения в их окружении. Это может быть применено к широкому кругу тем в области науки и техники, такие как двигатели, химических реакциях, фазовых переходах и даже черных дыр.

Что такое тепловое равновесие?

Когда два вещества с разными температурами вводятся и хранятся вместе, тепловая энергия перетекает из вещества при повышении температуры вещества при более низкой температуре. Кроме того, тепло продолжает передаваться, пока их температуры не сравнялись. Когда эта стадия достигнута вещества находятся в тепловом равновесии. Таким образом, мы можем обобщить, что тепловая энергия всегда течет от более горячего тела к более холодным телом, пока их температуры уравниваются'. Или, говоря по-другому - холодное тело не станет горячим на свои собственные, чтобы повысить его температуру, внешний тепловой энергии, должны быть поставлены на это.

Мы также можем сказать, что температура вещества определяет направление потока тепла между веществами, когда они вводятся вместе. Итак, равновесие наступает, когда наблюдаемые и макроскопические изменения в системе перестают меняться с течением времени. Тепловое равновесие системы не означает полной однородности или стабильности в системе. Например, Речная система может быть в тепловом равновесии, если макроскопические или внешне измеряемые температура стабильна и не меняется во времени, хотя окружающие или пространственное распределение температуры отражает ухудшение качества воды приводит к изменениям в температуре. Другой пример, когда термометр находится в контакте с организмом пациента, если температура тела больного и ртуть в термометр достиг теплового равновесия, то температура термометра такой же, как температура тела, поэтому чтение термометр показывает температуру тела пациента. Еще одной иллюстрацией этой точки наблюдается, когда еду кладут в холодильник, в жару от еды переносится в воздухе из холодильника. Процесс охлаждения продолжается до теплового равновесия достигается и температура пищи равна температуре воздуха в холодильник.

Расчет теплового равновесия

Когда холодная и горячая объекта находятся вместе, они в конечном итоге прийти к равновесию. Полученное в итоге конечная температура будет где-то между двумя начальными температурами. Это очевидно, так как объект холоднее будет нагреваться, пока горячее остынет. Классическим примером этого является тепловое равновесие воды, наполненные льдом, в котором "система" - это теплое помещение, стекла, льда и воды. Температура льда будет увеличиваться, тем самым снижая температуру воды. Поэтому, видимо, количество тепла, потерянного объекта жарче будет уделено объекта холоднее.

Qhot в Qcold (закон сохранения энергии)
Может показаться, что Qlost = Qgained, но это не совсем правильно.
(Или использовать закон сохранения энергии: ∆Е = 0(замкнутая система), таким образом, мы можем сделать вывод
тепловое равновесие формулы

М = м х Ср х ∆Т

где Q = поток тепла (жары потеряли или приобретенную жару)
м = Масса вещества
Ср = Удельная теплоемкость
∆Т = (ТС - ти) = разница в температуре

Численные Проблемы 1

12 шт грамм алюминия (Ср = . 215 кал/г°С) при температуре 70°C. Его помещают в стакан, содержащий 35 г воды 15°C. Узнать при какой температуре они приходят в тепловое равновесие?
(Другими словами: "найдите конечную температуру смеси. ")

Qobject1 = - Qobject2 (отрицательный с обеих сторон)

Qaluminum = - Qwater (делает уравнения, характерные для этой проблемы)

ма х сра х ∆ТП = -mwcpw∆РД

mAcpA(ТФ - Тиа) = -mwcpw(ТФ -тив) (положив в уравнении для ∆Т)

(12 г)(. 215)( ТС - 70°С) = - 35(1)( ТФ - 15°С) (указав cpwateris 1 кал/г°С)

(2. 58)( ТС - 70) = - 35( ОП - 15) (за блоками, чтобы сделать алгебру легче)

2. 58 ТФ - 180. 6 = - 35Tf +525 (распределительное свойство умножения; убедитесь, что 525-это положительный теперь - раз - = +])

37. 58Tf = 705. 6 (объединение похожих условиях)

ТФ = 18. 8°С (поставить блоки обратно в конце)

Здесь мы видим, что разница 18. 8°С, находится между двух объектов, имеющих начальную температуру 70°C и 15°С. Объект холоднее нагревается и объект горячее остынет.

Численные Проблемы 2

Мяч из алюминия (Ср = 0. 897 Дж/г°С) имеет массу 100 грамм и изначально при температуре 150°С. Этот шар быстро вставляются в изолированные чашку, содержащую 100 мл воды при температуре 15. 0°С. Какова будет окончательная, равновесная температура шарика и воды?

Проиграли алюминия = тепло, полученное водой.
'Т' = окончательный темп.

Ал: 100 г х 0. 897J/г/°с х (150 - Т) ΔТ.
= 13,455 - 89. 7т

Н2О: 100 гр х 4. 18J/г/°с х (Т - 15) ΔТ.
= 418T - 6,270.

13,455 - 89. 7Т = 418T - 6,270.

13,455 + 6,270 = 418T + 89. 7т.

19,725 = 507. 7т

Т = 19,725 / 507. 7 = 38. 85°C окончательная температура. (39°С)

Здесь конечная температура, полученная после добавления алюминиевого шарика в воды 39°С. Как жарче алюминиевый шарик охлаждается, тем самым увеличивая температуру воды.

Эти практические примеры давали нам представление о расчете теплового равновесия. Ее применения и результаты имеют важное значение в области химии, физики, авиационно-космической технике, машиностроении, биомедицинской инженерии и материаловедения подборка.


Комментарии


Ваше имя:

Комментарий:

ответьте цифрой: дeвять + пять =



Объяснение теплового равновесия и формулы с примерами Объяснение теплового равновесия и формулы с примерами