1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce...
TRANSCRIPT
![Page 1: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/1.jpg)
Tepelné přenosy
1. zákon termodynamiky
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 2: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/2.jpg)
2
2
1
2exp
m
f AkT
vv v
3
24
2
N mA
kT
Maxwellovo – Boltzmannovo
rozdělení
Rozdělení rychlostí molekul N f d v v
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 3: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/3.jpg)
88 m
m
R TkT
m M v
2
2: 0 0m
df d f
d d
v vv
v v
22 mm
m
R TkT
m M v
mv
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 4: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/4.jpg)
Tepelné procesy, přenosy tepla
kondukce tepla
konvekce tepla
radiace
24d W
TdS dt
8 2 45,67 10 W m K
Stefanův – Boltzmannův zákon
tepelná energie – teplo
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 5: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/5.jpg)
Kondukce
dQ dTS
d dx
koeficient tepelné vodivosti
dQQ
d
tepelný tok
Q
dQJ
dS
plošná hustota tepelného toku
gradQJ T Fourierův zákon
Q
dTJ
dx
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 6: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/6.jpg)
2 0T
c T
Q
S V
TJ dS c dV
t
divQ Q
S V
J dS J dV
div gradV V
TT dV c dV
t
2 0V
Tc T dV
t
div Q
V V
TJ dV c dV
t
divgradV V
TT dV c dV
t
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 7: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/7.jpg)
2
V
Tc T P
Rovnice vedení tepla
c měrná tepelná kapacita, ρ hustota látky
2 0T
dQ dTS
d dx
2 11
T TT x x T
L
2 1T TQ S
L
Stacionární vedení tepla
T
LR
S
T
LR
tepelný
odporplošný tepelný
odpor
PV hustota tepelného výkonu zdroje
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 8: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/8.jpg)
tepelná kapacita látky dQC
dT
měrná tepelná kapacita látky Cc
m
molární tepelná kapacita látkym
CC
n
látka hliník měď zlato olovo stříbro zinek rtuť etylal-
kohol
c [kJ·kg–1·K–1] 0,900 0,386 0,126 0,128 0,233 0,387 0,140 2,4
Cm [J·mol–1·K–1] 24,3 24,5 25,6 26,4 24,9 25,2 28,3 111
Dulongovo – Petitovo pravidlo
Cm = 24,9 J·mol–1·K–1 pro kovy (pro krystalické látky) RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 9: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/9.jpg)
1. zákon termodynamiky
dQ dU dA
Neexistence perpetua mobile 1. druhu
Práce konaná plynem
dA Fdx pSdx pdV
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 10: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/10.jpg)
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 11: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/11.jpg)
tepelná kapacita při konstantním objemu
V
V
dQC
dT
p
p
dQC
dT
mp mV mC C R
tepelná kapacita při konstantním tlaku
mpdV Vdp nR dT 0dp
p V mC C nR
Mayerova rovnice
dU
dT
p
dAdU
dT dT mpV nR T
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 12: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/12.jpg)
2mV m
sC R
2m
sU nR T
2m
sdU nR dT
2
2mp m
sC R
plyn H2 N2 O2 Cl2 Ar CO2vzduch
CmV [J·mol–1·K–1] 20,48 20,76 27,22 21,06 12,68 22,99 20,76
Cmp [J·mol–1·K–1] 28,87 29,08 35,60 29,28 20,89 29,34 29,11
1,410 1,401 1,398 1,350 1,698 1,293 1,402
mp
mV
C
C
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018
![Page 13: 1. zákon termodynamiky - fd.cvut.cz · Tepelné procesy, přenosy tepla kondukce tepla konvekce tepla radiace 2 dW T 4 dS dt es s 5,67 10 W m K 8 2 4 Stefanův –Boltzmannůvzákon](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013018/5c7769e009d3f2a94e8bcb57/html5/thumbnails/13.jpg)
Halliday, Resnik, Walker: Fyzika, Prometheus, 2003 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FYZ 19. 12. 2018