Siltuma pārnese pret termodinamiku
Siltuma pārnese ir termodinamikā apspriesta tēma. Termodinamikas jēdzieni ir ļoti svarīgi fizikas un mehānikas izpētē kopumā. Termodinamika tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajām fizikas studiju jomām. Ir ļoti svarīgi pareizi izprast siltuma pārneses un termodinamikas jēdzienus, lai gūtu izcilību jomās, kurās šie jēdzieni tiek piemēroti. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir siltuma pārnese un termodinamika, to definīcijas un pielietojumi, līdzības starp termodinamiku un siltuma pārnesi un, visbeidzot, atšķirība starp termodinamiku un siltuma pārnesi.
Termodinamika
Termodinamiku var iedalīt divās galvenajās jomās. Pirmā ir klasiskā termodinamika, bet otrā ir statistiskā termodinamika. Klasiskā termodinamika tiek uzskatīta par "pabeigtu" studiju virzienu, kas nozīmē, ka klasiskās termodinamikas izpēte ir pabeigta. Tomēr statistiskā termodinamika joprojām ir attīstības joma ar daudzām atvērtām durvīm.
Klasiskā termodinamika balstās uz četriem termodinamikas likumiem. Termodinamikas nulles likums apraksta termisko līdzsvaru, pirmais termodinamikas likums ir balstīts uz enerģijas saglabāšanu, otrais termodinamikas likums ir balstīts uz entropijas jēdzienu un trešais termodinamikas likums ir balstīts uz Gibsa brīvo enerģiju. Statistiskā termodinamika lielā mērā balstās uz kvantu līmeni, un mikroskopiskā līmeņa kustība un mehānika tiek aplūkota ar termodinamiku un galvenokārt attiecas uz statistiku.
Siltuma pārnese
Kad tiek pakļauti divi objekti, kuriem ir siltumenerģija, tie mēdz nodot enerģiju siltuma veidā. Lai saprastu siltuma pārneses jēdzienu, vispirms ir jāsaprot siltuma jēdziens. Siltumenerģija, kas pazīstama arī kā siltums, ir sistēmas iekšējās enerģijas veids. Siltumenerģija ir sistēmas temperatūras cēlonis. Siltumenerģija rodas sistēmas molekulu nejaušu kustību dēļ. Katrai sistēmai, kuras temperatūra pārsniedz absolūto nulli, ir pozitīva siltumenerģija. Paši atomi nesatur siltumenerģiju. Atomiem ir kinētiskā enerģija. Kad šie atomi saduras viens ar otru un ar sistēmas sienām, tie izdala siltumenerģiju fotonu veidā. Šādas sistēmas apkure palielinās sistēmas siltumenerģiju. Jo augstāka ir sistēmas siltumenerģija, jo lielāka būs sistēmas nejaušība.
Siltuma pārnese ir siltuma kustība no vienas vietas uz citu. Kad divas sistēmas, kas ir termiski saskarē, ir dažādās temperatūrās, siltums no objekta ar augstāku temperatūru plūst uz objektu ar zemāku temperatūru, līdz temperatūra ir vienāda. Spontānai siltuma pārnesei ir nepieciešams temperatūras gradients.
Siltuma pārneses ātrumu mēra vatos, savukārt siltuma daudzumu mēra džoulos. Vatu vienība ir definēta kā džouli laika vienībā.
Kāda ir atšķirība starp siltuma pārnesi un termodinamiku?
• Termodinamika ir plašs pētījumu lauks, turpretim siltuma pārnese ir tikai viena parādība.
• Siltuma pārnese ir termodinamikā pētīta parādība.
• Siltuma pārnese ir kvantitatīvi izmērāms jēdziens, taču termodinamika nav tāds temats.
