Šilumos perdavimas ir termodinamika
Šilumos perdavimas yra termodinamikos tema. Termodinamikos sąvokos yra labai svarbios tiriant fiziką ir mechaniką kaip visumą. Termodinamika laikoma viena svarbiausių fizikos studijų krypčių. Labai svarbu gerai suprasti šilumos perdavimo ir termodinamikos sąvokas, kad galėtume tobulėti tose srityse, kuriose šios sąvokos taikomos. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra šilumos perdavimas ir termodinamika, jų apibrėžimus ir taikymo sritis, termodinamikos ir šilumos perdavimo panašumus ir galiausiai skirtumą tarp termodinamikos ir šilumos perdavimo.
Termodinamika
Termodinamiką galima suskirstyti į dvi pagrindines sritis. Pirmasis yra klasikinė termodinamika, o antrasis - statistinė termodinamika. Klasikinė termodinamika laikoma „visa“studijų sritimi, o tai reiškia, kad klasikinės termodinamikos studijos baigtos. Tačiau statistinė termodinamika vis dar yra besivystanti sritis su daugybe atvirų durų.
Klasikinė termodinamika remiasi keturiais termodinamikos dėsniais. Nulinis termodinamikos dėsnis apibūdina šiluminę pusiausvyrą, pirmasis termodinamikos dėsnis grindžiamas energijos išsaugojimu, antrasis termodinamikos dėsnis remiasi entropijos, o trečiasis termodinamikos dėsnis - laisva Gibbso energija. Statistinė termodinamika daugiausia remiasi kvantiniu lygiu, o mikroskopinio lygio judėjimas ir mechanika yra nagrinėjami termodinamikoje ir daugiausia susiję su statistika.
Šilumos perdavimas
Kai veikia du objektai, turintys šiluminę energiją, jie linkę perduoti energiją šilumos pavidalu. Norint suprasti šilumos perdavimo sąvoką, pirmiausia reikia suprasti šilumos sąvoką. Šiluminė energija, dar vadinama šiluma, yra sistemos vidinės energijos forma. Šilumos energija yra sistemos temperatūros priežastis. Šiluminė energija atsiranda dėl atsitiktinių sistemos molekulių judesių. Kiekvienoje sistemoje, kurios temperatūra yra didesnė nei absoliutus nulis, yra teigiama šiluminė energija. Patys atomai neturi jokios šiluminės energijos. Atomai turi kinetines energijas. Kai šie atomai susiduria vienas su kitu ir su sistemos sienomis, jie išskiria šiluminę energiją kaip fotonus. Šildant tokią sistemą, padidės sistemos šiluminė energija. Didesnė sistemos šiluminė energija, tuo didesnė bus sistemos atsitiktinumas.
Šilumos perdavimas yra šilumos judėjimas iš vienos vietos į kitą. Kai dvi termiškai susiliečiančios sistemos yra skirtingose temperatūrose, šiluma iš objekto aukštesnėje temperatūroje tekės į žemesnės temperatūros objektą, kol temperatūra bus lygi. Temperatūros gradientas yra būtinas savaiminiam šilumos perdavimui.
Šilumos perdavimo greitis matuojamas vatais, o šilumos kiekis - džauliais. Vato vienetas apibrėžiamas kaip džauliai per laiko vienetą.
Kuo skiriasi šilumos perdavimas ir termodinamika?
• Termodinamika yra didžiulė studijų sritis, o šilumos perdavimas yra tik vienas reiškinys.
• Šilumos perdavimas yra reiškinys, tiriamas pagal termodinamiką.
• Šilumos perdavimas yra kiekybiškai išmatuojama sąvoka, tačiau termodinamika nėra tokia tema.
