Термодинамика. Термоебаника. Закон теплопроводности. Гипотеза Фурье. 4 1 Изображение основных термодинамических процессов на диаграмме pv. 5

• Название: Закон теплопроводности. Гипотеза Фурье. 4 1 Изображение основных термодинамических процессов на диаграмме pv. 5
• Анкор: Термодинамика
• Дата: 26.09.2022
• Размер: 3.87 Mb.
• Имя файла: Термоебаника.docx
• Тип: Закон; #697033
• страница: 4 из 11

3)Оцените процессы теплообмена при разогреве воды в чайнике на огне. Назовите участок наибольшего термического сопротивления.

Билет 6

1)Истечение газа из сосуда неограниченной ёмкости. Критическая скорость. Критическое отношение давления

2)Стационарная теплопроводность в плоской стенке.

Однородная плоская стенка (Рис.9.2.).



Температуры поверхностей стенки –t_ст1 и t_ст2.

Плотность теплового потока:

q = -λ∙ ∂t/∂n = - λ∙ ∂t/∂x = - λ∙ (t_cт2 - t_cт1)/(x_cт2 - x_cт1)∙

или

q = λ∙ (t_cт2 - t_cт1)/(x_cт2 - x_cт1)∙ Dt/Dx (9.13)

Тогда

q = λ/δ∙(t_ст1 – t_ст2) = λ/δ∙Δt, (9.14)

Если R =δ/λ -термическое сопротивление теплопроводности стенки [(м²∙К)/Вт], то плотность теплового потока:

q = (t_ст1 – t_ст2)/R . (9.15)

Общее количество теплоты, которое передается через поверхность F за время τ определяется:

Q = q∙F∙τ = (t_ст1 – t_ст2)/R·F∙τ . (9.16)

Температура тела в точке с координатой х находится по формуле:

t_x = t_ст1 – (t_ст1 – t_ст2)∙x/ δ . (9.17)

2).Многослойная плоская стенка.

Рассмотрим 3-х слойную стенку (Рис.9.3). Температура наружных поверхностей стенокt_ст1 и t_ст2, коэффициенты теплопроводности слоевλ₁, λ₂, λ₃, толщина слоевδ₁, δ₂, δ₃.



Плотности тепловых потокок через каждый слой стенки:

q = λ₁/δ₁∙(t_ст1 – t_сл1) , (9.18)

q = λ₂/δ₂∙(t_сл1 – t_сл2) , (9.19)

q = λ₃/δ₃∙(t_сл2 – t_ст2) , (9.20)

Решая эти уравнения, относительно разности температур и складывая, получаем:

q = (t₁ – t₄)/(δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃) = (t_ст1 – t_ст4)/R_o , (9.21)

где: R_o = (δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃) – общее термическое сопротивление теплопроводности многослойной стенки.

Температура слоев определяется по следующим формулам:

t_сл1 = t_ст1 – q∙(δ₁/λ₁). (9.22)

t_сл2 = t_сл1 – q·δ₂/λ₂). (9.23)

3)В трубе течет жидкость при турбулентном режиме течения. Как изменится коэффициент теплоотдачи, если диаметр канала увеличить в 3 раза?

Ответ: Билет 2 3 задача

Билет № 7

1)Основные закономерности течения газа через сопла и диффузоры.

Билет № 8

1)Второй закон термодинамики.

второй закон термодинамики, устанавливающий, возможен или невозможен тот или иной процесс, в каком преимущественно направлении он будет протекать, когда система достигнет динамического равновесия, и при каких условиях работа системы максимальна.

Различные формулировки 2-го закона термодинамики:

Р. Клаузиус: Невозможен процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила бы от холодных тел к телам нагретым. (Теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему).

В. Томсон (Кельвин): Не вся теплота, полученная от теплоотдатчика (нагревателя), может перейти в работу, а только часть её, другая часть должна перейти в теплоприёмник. (Теплоту какого-либо тела невозможно превратить в работу, не производя никакого другого действия, кроме охлаждения тела).

М. Планк: Невозможно построить периодически действующую машину, которая производила бы только поднятие груза и охлаждение источника теплоты.

В. Оствальд: Невозможно создать вечный двигатель второго рода.

Л. Больцман: Природа стремится от состояний менее вероятных к более вероятным.

С. Карно: Для перевода теплоты в работу необходимо наличие, кроме источника теплоты, охладителя более низкой температуры, т.е. необходим температурный перепад.

И другие:

- самопроизвольные (естественные) процессы необратимы;

- энтропия изолированной системы стремится к максимуму;

- теплота наиболее холодного тела в данной системе не может служить источником работы;

- в круговом процессе теплота источника не может быть полностью превращена в работу, честь теплоты неизбежно должна быть отдана холодным источникам;

- энергия изолированной системы деградирует.

Необратимые (самопроизвольные) процессы протекают от неустойчивого, неравновесного состояния к устойчивому, равновесному. Обратный процесс, например, переход теплоты от холодного тела к нагретому осуществить можно, но для этого необходимо затратить внешнюю работу, и, следовательно, этот процесс не будет самопроизвольным.

Второй закон ТД устанавливает важную особенность теплоты при превращении в работу. В периодически действующих тепловых машинах не вся взятая от источника теплота превращается в полезную работу, часть его неизбежно должна быть отдана холодному телу (холодильнику). Следовательно, для превращения теплоты в работу кроме источника тепла необходим холодильник (окружающая среда), принимающий часть тепла, не превращённого в работу (рис. 6.1). Из рисунка видно, что рабочее тело, совершая замкнутый цикл, совершает работу, равную разности между теплотой, полученной от источника, и теплотой, отданной в холодильник, . Из него следует, что ТД-2 не только вскрывает особенность теплоты при превращении в работу, но и устанавливает, от чего зависит эффективность этого превращения, и определяет условия, при которых теоретические коэффициенты полезного действия максимальны. 2)Режим кипения.

Рис. 6.1.