Mi a hőátadás, fogalma és jellemzői
A fizikában, különösen a termodinamikában, a hőt a következők határozzák meg:
A kémiai vagy nukleáris reakció eredményeként átalakult és két rendszer között vagy ugyanazon rendszer két része között átvitt energia hozzájárulása.
Ez az energiamennyiség nem tulajdonítható a munkának vagy a két különböző típusú energia átalakításának.
A hő tehát az átadott energia és nem a zárt energia, például a belső energia egy formája. Hőenergiának is nevezik.
A hő és a munka olyan energiaformák, amelyek nem kapcsolhatók össze a rendszer állapotával, vagyis egyensúlyi konfigurációjával. Különösen mindkét energiaformát felismerik abban a pillanatban, amikor átmennek, áramlanak.
A mű meghatározza azt a pillanatot, amikor az erő megváltozik. Más szavakkal, a munkafolyamatok azonnal bekövetkeznek; valamint a hőenergiát csak annak továbbításakor azonosítják.
Hő kifejező egységek
A hőt a nemzetközi rendszerben joule-ban mérik.
A gyakorlatban azonban még mindig gyakran használják a kalóriák mértékegységeként.
A kalória az a hőmennyiség, amely egy gramm desztillált víz hőmérsékletének egy Celsius-fokkal történő emeléséhez szükséges. Ez a meghatározás 1 atm nyomáson érvényes.
Néha tisztán műszaki egységeket is használnak: például kWh vagy BTU.
Mi a fajlagos hő?
Az anyag fajlagos hőjét (vagy fajlagos tömeghőjét) a következőképpen határozzák meg: a hőmennyiség, amely szükséges egy tömegegység hőmérsékletének egy kelvinnel történő növeléséhez vagy csökkentéséhez.
Ne feledjük, hogy a Celsius-fok és a Kelvin közötti különbség megegyezik.
Hasonló mennyiség a fajlagos moláris hő, ez a következő: a hőmennyiség, amely szükséges egy mól anyag hőmérsékletének egy fokkal történő növeléséhez vagy csökkentéséhez.
A nemzetközi rendszerben a fajlagos hő mértékegysége J/(K · kg), még akkor is, ha sokat használnak kcal/(kg × ° C), míg a moláris hő J/(K · mol).
Milyen hatása van a hőnek?
A hőenergia-átvitel hatásait a termodinamika első törvénye írja le a legáltalánosabb formájában:
hol,
ΔE -> bármely energiaforma változását jelzi (például belső energia, mozgási energia vagy potenciális energia).
Q -> hőt képvisel.
W -> a munkát jelzi (térfogatváltozással vagy izokhorikusan).
A hőenergia-átvitel következményei főleg kétféle lehet:
- energiaváltozás
- álláscsere.
Az egyik olyan energiaforma, amely a hő áthaladása után megváltozhat, a belső energia. A belső energia változásának különböző következményei lehetnek, beleértve a hőmérséklet változását vagy az aggregáció állapotának változását.
Mi a látens hő és az érzékeny hő?
Ha a hőátadás megváltoztatja az összesítés állapotát, akkor látens hő nevet vesz fel. Ha az átvitel a hőmérséklet-különbség csökkenését eredményezi (mivel a két rendszer vagy ugyanazon rendszer két része hajlamos elérni a hőegyensúlyt), akkor érzékeny hőről beszélünk.
Az érzékeny hő klasszikus formulája:
míg a látens hő hőmérséklete:
Végül abban az esetben, ha a hőenergia-átvitel a hőmérséklet-különbség csökkenését és a fázisváltozást egyaránt magában foglalja, ez a hő két hozzájárulás összegének tekinthető:
- érzékeny hőhöz kapcsolódó hozzájárulás
- a látens hőhöz kapcsolódó hozzájárulás.
Példa
Például a víz hőmérsékletének 20 ° C-ról 50 ° C-ra történő emelését szokásos körülmények között (vagyis 1 atm nyomáson) az a tény határozza meg, hogy érzékeny hő biztosított. Ha a víz már elérte a forráspontot, energiát tárol (látens hő formájában), változatlan hőmérsékletet tartva, amíg a fázis folyadékról gőzre nem változik.
Emiatt egy 100 ° C-os vízsugár, amelynek energiája az állapot áthaladása során tárolódik, súlyosabb égési sérüléseket okozhat, mint a folyékony állapotú víz ugyanazon a hőmérsékleten.
Reakcióhőnek is nevezzük, ha kémiai reakció során hőt fogyasztunk vagy generálunk.