Przenikanie ciepła a termodynamika
Przenikanie ciepła to temat omawiany w termodynamice. Pojęcia termodynamiki są bardzo ważne w badaniach fizyki i mechaniki jako całości. Termodynamika jest uważana za jedną z najważniejszych dziedzin nauki w fizyce. Niezbędne jest odpowiednie zrozumienie koncepcji wymiany ciepła i termodynamiki, aby osiągnąć sukces w dziedzinach, w których te koncepcje są stosowane. W tym artykule omówimy, czym jest wymiana ciepła i termodynamika, ich definicje i zastosowania, podobieństwa między termodynamiką a przenoszeniem ciepła i wreszcie różnica między termodynamiką a przenoszeniem ciepła.
Termodynamika
Termodynamikę można podzielić na dwa główne pola. Pierwsza to termodynamika klasyczna, druga to termodynamika statystyczna. Termodynamika klasyczna jest uważana za „kompletny” kierunek studiów, co oznacza, że badanie termodynamiki klasycznej jest zakończone. Jednak termodynamika statystyczna jest wciąż rozwijającą się dziedziną z wieloma otwartymi drzwiami.
Klasyczna termodynamika opiera się na czterech prawach termodynamiki. Zerowa zasada termodynamiki opisuje równowagę termiczną, pierwsza zasada termodynamiki opiera się na zachowaniu energii, druga zasada termodynamiki opiera się na pojęciu entropii, a trzecia zasada termodynamiki opiera się na energii swobodnej Gibbsa. Termodynamika statystyczna opiera się w dużej mierze na poziomie kwantowym, a ruch i mechanika na poziomie mikroskopowym są rozpatrywane w odniesieniu do termodynamiki i zajmują się głównie statystyką.
Transfer ciepła
Kiedy dwa obiekty, które mają energię cieplną, są odsłonięte, mają tendencję do przekazywania energii w postaci ciepła. Aby zrozumieć pojęcie wymiany ciepła, należy najpierw zrozumieć pojęcie ciepła. Energia cieplna znana również jako ciepło jest formą energii wewnętrznej systemu. Energia cieplna jest przyczyną temperatury systemu. Energia cieplna powstaje w wyniku losowych ruchów cząsteczek układu. Każdy system mający temperaturę powyżej zera bezwzględnego ma dodatnią energię cieplną. Same atomy nie zawierają żadnej energii cieplnej. Atomy mają energię kinetyczną. 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 systemu, tym wyższa będzie losowość systemu.
Przenoszenie ciepła to ruch ciepła z jednego miejsca do drugiego. Gdy dwa systemy, które mają kontakt termiczny, mają różne temperatury, ciepło z obiektu o wyższej temperaturze będzie płynąć do obiektu o niższej temperaturze, aż temperatury się zrównają. Gradient temperatury jest niezbędny do spontanicznego przenoszenia ciepła.
Szybkość wymiany ciepła jest mierzona w watach, natomiast ilość ciepła jest mierzona w dżulach. Jednostka wat jest definiowana jako dżule na jednostkę czasu.
Jaka jest różnica między przenoszeniem ciepła a termodynamiką?
• Termodynamika to rozległa dziedzina badań, podczas gdy wymiana ciepła jest tylko jednym zjawiskiem.
• Przenikanie ciepła to zjawisko badane w ramach termodynamiki.
• Przenikanie ciepła jest pojęciem mierzalnym ilościowo, ale termodynamika nie jest takim tematem.
