Преобразование энергии в тепловых машинах
Закон сохранения энергии в тепловых процессах.
При теплопередаче более нагретое тело отдаёт энергию, а тело, менее нагретое, получает энергию. При переходе энергии от одного тела к другому или при превращении одного вида энергии в другой, энергия сохраняется во всех явлениях, происходящих в природе.
Количество теплоты, отданное телом, равно количеству теплоты, принятое телом.
Испарение и конденсация. Кипение жидкости
Парообразование – это процесс превращения жидкости в пар.
Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости.
Скорость испарения зависит: от температуры, от площади поверхности, от ветра, от рода жидкости
Испарение
Происходит при любой температуре .Температура жидкости понижается
Кипение – это интенсивное парообразование, происходящее по всему объёму жидкости.
Кипение
Жидкость кипит при строго определённой температуре, называемой температурой кипения .Во время кипения температура жидкости не меняется. Вся полученная жидкостью энергия идёт на парообразование
Температура кипения зависит от величины атмосферного давления.
Q = L m
L [Дж/кг] –удельная теплота парообразования
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования и конденсации.
Q>0
Конденсация – это явление превращения пара в жидкость
Q = - Lm
Q<0
|
|
|
Влажность воздуха. Способы определения влажности
Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1м3 при данных условиях.
Чтобы судить о влажности воздуха нужно знать насколько далек водяной пар находящийся в воздухе от состояния насыщения.
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах. 
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Для измерения относительной влажности используют такие приборы как гигрометр и психрометр
Гигрометры бывают конденсационные и волосные (от греческого «гигрос» – влажный).
Действие волосного гигрометра основано на том, что обезжиренный человеческий волос в условиях большой влажности удлиняется, а при низкой влажности его длина уменьшается. К концу волоса прицеплен груз, при изменении длины он поворачивает блок со стрелкой. Конец стрелки показывает относительную влажность по шкале.
Для измерения относительной влажности также используют психрометр (от греческого слова «психрос» – холодный).
Основные элементы прибора: сухой и влажный термометр
– Для чего нужен сухой термометр? (Для измерения температуры воздуха)
– Для чего нужен влажный термометр? (Для измерения температуры воды)
– Почему отличаются показания сухого и влажного термометров? (При испарении термометр охлаждается)
|
|
|
Используя психрометр и психрометрическую таблицу, можно определить влажность воздуха в %.
Плавление и кристаллизация
Передавая телу энергию, можно перевести его из твердого состояния в жидкое (например, расплавить лед) , а из жидкого - в газообразное (превратить воду в пар) . Отнимая энергию у газа, можно получить жидкость, а из жидкости - твердое тело.
Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением.
Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определенной температуры.
Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.
Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие - при высокой. Лед, например, плавится при температуре 0'С, свинец - при 327'С, олово - при 232'С, а сталь - при 1500'С.
Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией.
Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до определенной температуры
Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется) , называют температурой отвердевания или кристаллизации.
Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лед плавится) при 0'С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539'С.
Если нагревать какое-либо кристаллическое тело, то можно заметить, что его температура будет повышаться только до момента начала плавления тела, во время процесса плавления температура тела не изменяется.
Плавление и отвердевание кристаллических тел можно объяснить на основании атомно-молекулярной теории строения вещества.
Мы знаем, что в кристаллах молекулы (или атомы) расположены в строгом порядке. Этим объясняется, что все кристаллы одного и того же вещества имеют определенную форму. Однако и в кристаллах молекулы или атомы находятся в движении. Но в отличие, например, от газов, где частицы движутся независимо друг от друга, в твердом теле каждая из частиц влияет на движение других.
От скорости движения молекул, как мы знаем, зависит температура тела. При нагревании тела средняя скорость движения молекул возрастает, - следовательно, возрастает и их средняя кинетическая энергия. Вследствие этого размах колебаний молекул (или атомов) увеличивается, при этом силы, связывающие их, уменьшаются. Когда тело нагреется до температуры плавления, размах колебаний настолько увеличится, что нарушится порядок в расположении частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму: вещество плавится, переходя из твердого состояния в жидкое.
При отвердевании вещества все происходит в обратном порядке: средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе уменьшаются. Силы притяжения могут снова удержать медленно движущиеся молекулы друг около друга. Вследствие этого расположение частиц становится упорядоченным.
Кристаллизация облегчается, если в жидкости с самого начала присутствуют какие-нибудь посторонние частицы, например пылинки. Они становятся центрами кристаллизации. В обычных условиях в жидкости имеется множество центров кристаллизации, около которых и происходит образование кристалликов.
Удельная теплота плавления.
|
|
|
|
|
|
Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.
λ в СИ: 1Дж/кг
При температуре плавления внутренняя энергия вещества в жидком состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в твердом состоянии.
Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела массой m, взятого при его температуре плавления и нормальном атмосферном давлении, нужно удельную теплоты плавления умножить на массу тела.
При отвердевании кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.
Преобразование энергии в тепловых машинах
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Двигатель внутреннего сгорания.
Цикл двигателя состоит: впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.
Паровая турбина.
Турбины- двигатели в которых пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала.
КПД теплового двигателя.
Тепловой двигатель состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника.
Отношение совершенной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя.
или 
КПД двигателя всегда меньше единицы.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!