ТЕПЛОПЕРЕДАЧА (или теплообмен) - один из изменения внутренней энергии тела (или системы тел) , при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы. Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними. Теплота переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому. Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене. Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т. п.) . Приводит к выравниванию температуры тела. Не сопровождается переносом вещества! Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей, газов. Теплопроводность различных веществ разная. Существует зависимость теплопроводности от плотности вещества.
КОНВЕКЦИЯ - это перенос энергии струями жидкости или газа. Конвекция происходит за счет перемешивания вещества жидкой или газообразной среды. Конвекция невозможна в твёрдых телах. Существует зависимость скорости конвекции от плотности вещества и от разницы температур соприкасающихся тел. Конвекция может быть естественной и принудительной, например, с вентилятора.
ИЗЛУЧЕНИЕ Все окружающие нас предметы излучают тепло в той или иной мере. Излучая энергию, тела остывают. Чем выше температура тела, тем интенсивнее тепловое излучение. Тепловое (инфракрасное) излучение не воспринимается глазом. Теплопередача излучения возможна в любом веществе и в вакууме. Тела не только излучать, но и поглощать тепловое излучение, при этом они нагреваются. Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые или имеющие зеркальную, или полированную поверхность, и лучше излучают. Как фантастично выглядел бы окружающий мир, если бы мы могли видеть недоступные нашему глазу тепловые излучения других тел! Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества. Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы называется «парообразованием» . Обратный процесс называется конденсация. При низких давлениях и высоких температурах свойства пара приближаются к свойствам идеального газа. В разговорной речи под словом «пар» почти всегда понимают водяной пар. Пары́ прочих веществ оговариваются в явном виде.
Дано: = 200 г = 2 кг = 20 м = 10 м/с² -- ускорение свободного падения = 4 Дж -- энергия потерь
Найти: T = ?
Решение: Согласно закону сохранения энергии: энергия никуда не исчезает, она лишь переходит из одного состояния в другое. В этой задаче такими состояниями/типами энергии являются - потенциальная и кинетическая составляющая, а также энергия потерь на сопротивление воздуху. Вся энергия постоянно перекачивается между этими тремя состояниями.
Изначально вся энергия шарика является потенциальной и равна . Когда шарик падает, он теряет потенциальную энергию, она переходит в кинетическую энергию и теряется на сопротивление воздуха. В конечный момент времени высота и вовсе равна нулю, а значит потенциальная энергия полностью перешла в энергию потерь и кинетическую и мы можем записать уравнение: В левой части уравнения энергия в начале падения, а в правой - в конце падения.
Теперь можем найти кинетическую энергию шарика в момент удара о землю: Получим численное значение Дж.
= 200 г = 2 кг
= 20 м
= 10 м/с² -- ускорение свободного падения
= 4 Дж -- энергия потерь
.
Дж.
