Transfer ciepła a termodynamika
Wymiana ciepła to temat poruszany w termodynamice. Pojęcia termodynamiki są bardzo ważne w nauce fizyki i mechaniki jako całości. Termodynamika jest uważana za jeden z najważniejszych kierunków nauki w fizyce. Niezbędne jest właściwe zrozumienie pojęć wymiany ciepła i termodynamiki, aby osiągnąć sukces w dziedzinach, które mają zastosowania tych koncepcji. W tym artykule omówimy, czym jest wymiana ciepła i termodynamika, ich definicje i zastosowania, podobieństwa między termodynamiką a wymianą ciepła i wreszcie różnicę między termodynamiką a wymianą ciepła.
Termodynamika
Termodynamikę można podzielić na dwie główne dziedziny. Pierwsza to termodynamika klasyczna, a druga to termodynamika statystyczna. Klasyczna termodynamika uważana jest za kierunek „kompletny”, co oznacza ukończenie studiów termodynamiki klasycznej. Jednak termodynamika statystyczna jest wciąż rozwijającą się dziedziną z wieloma otwartymi drzwiami.
Klasyczna termodynamika opiera się na czterech prawach termodynamiki. Zerowe prawo termodynamiki opisuje równowagę cieplną, pierwsza zasada termodynamiki opiera się na zasadzie zachowania energii, druga zasada termodynamiki opiera się na koncepcji entropii, a trzecia zasada termodynamiki opiera się na energii swobodnej Gibbsa. Termodynamika statystyczna jest w dużej mierze oparta na poziomie kwantowym, a ruch na poziomie mikroskopowym i mechanika są rozważane w termodynamice i zajmują się głównie statystyką.
Transfer ciepła
Kiedy dwa obiekty, które mają energię cieplną, są odsłonięte, mają tendencję do przenoszenia energii w postaci ciepła. Aby zrozumieć pojęcie wymiany ciepła, należy najpierw zrozumieć pojęcie ciepła. Energia cieplna zwana również ciepłem jest formą energii wewnętrznej systemu. Energia cieplna jest przyczyną temperatury systemu. Energia cieplna powstaje w wyniku przypadkowych ruchów cząsteczek układu. Każdy system o temperaturze powyżej zera bezwzględnego ma dodatnią energię cieplną. Same atomy nie zawierają energii cieplnej. Atomy mają energie kinetyczne. Kiedy te atomy zderzają się ze sobą i ze ścianami układu, uwalniają energię cieplną w postaci fotonów. Ogrzewanie takiego systemu zwiększy energię cieplną systemu. Im wyższa energia cieplna układu, tym wyższa losowość układu.
Przenikanie ciepła to przepływ ciepła z jednego miejsca do drugiego. Gdy dwa układy, które są połączone termicznie, są w różnych temperaturach, ciepło z obiektu o wyższej temperaturze będzie płynąć do obiektu o niższej temperaturze, aż temperatury się zrównają. Do spontanicznego przenoszenia ciepła konieczny jest gradient temperatury.
Szybkość wymiany ciepła jest mierzona w watach, a ilość ciepła w dżulach. Jednostka watów jest definiowana jako dżule na jednostkę czasu.
Jaka jest różnica między przenoszeniem ciepła a termodynamiką?
• Termodynamika to rozległa dziedzina badań, podczas gdy wymiana ciepła to tylko pojedyncze zjawisko.
• Przenikanie ciepła jest zjawiskiem badanym pod wpływem termodynamiki.
• Wymiana ciepła jest pojęciem mierzalnym ilościowo, ale termodynamika nie jest takim tematem.
