熱力學(xué)溫度和熱能傳遞

熱力學(xué)溫度和熱能傳遞匯報(bào)時(shí)間：2024-01-18匯報(bào)人：XX目錄熱力學(xué)基本概念溫度測量與溫標(biāo)熱能傳遞方式熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)在生活和工程中的應(yīng)用熱力學(xué)基本概念0101溫度02熱量表示物體冷熱程度的物理量，是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。在熱傳遞過程中所傳遞內(nèi)能的多少，是熱力系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量。溫度與熱量定義熱力學(xué)系統(tǒng)與環(huán)境熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)研究中選定的、由大量微觀粒子（如分子、原子等）組成的宏觀物體或物體系。環(huán)境與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他部分，是與系統(tǒng)密切相關(guān)的外部條件。描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，如體積、壓強(qiáng)、溫度等。狀態(tài)參量不隨時(shí)間變化而變化，只與系統(tǒng)所處的狀態(tài)有關(guān)。描述系統(tǒng)狀態(tài)變化過程的物理量，如熱量、功等。過程量與時(shí)間變化有關(guān)，表示系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中所經(jīng)歷的過程。狀態(tài)參量與過程量過程量狀態(tài)參量溫度測量與溫標(biāo)02通過熱平衡原理，使測溫元件與被測對(duì)象達(dá)到熱平衡狀態(tài)，從而測量出被測對(duì)象的溫度。常見的接觸式測溫元件有熱電阻、熱電偶等。接觸式測溫法利用物體的熱輻射原理，通過測量物體輻射出的紅外線能量來推算物體的溫度。常見的非接觸式測溫儀器有紅外測溫儀、輻射測溫計(jì)等。非接觸式測溫法溫度測量原理及方法國際溫標(biāo)國際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的國際協(xié)議性溫標(biāo)，具有高度的復(fù)現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，是溫度測量的國際標(biāo)準(zhǔn)。目前使用最廣泛的國際溫標(biāo)是ITS-90溫標(biāo)。實(shí)用溫標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中，為了簡化計(jì)算和提高測溫精度，常常采用一些經(jīng)驗(yàn)公式或近似公式來表示溫度與測溫元件輸出之間的關(guān)系，這些公式稱為實(shí)用溫標(biāo)。常見的實(shí)用溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)等。國際溫標(biāo)與實(shí)用溫標(biāo)010203利用熱電效應(yīng)原理工作的溫度傳感器，具有測量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫領(lǐng)域。熱電偶傳感器利用金屬或半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度的傳感器，具有精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，常用于精密測溫場合。熱電阻傳感器利用紅外輻射原理測量物體表面溫度的傳感器，具有非接觸、響應(yīng)快、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)距離和惡劣環(huán)境下的溫度測量。紅外溫度傳感器溫度傳感器及應(yīng)用熱能傳遞方式0301熱傳導(dǎo)現(xiàn)象物體內(nèi)部或物體之間由于溫度差異引起的熱量傳遞現(xiàn)象。02熱傳導(dǎo)規(guī)律熱量總是從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞，傳遞速率與溫度差、導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱面積成正比。03導(dǎo)熱系數(shù)表示材料導(dǎo)熱能力的物理量，不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)差異較大。熱傳導(dǎo)現(xiàn)象與規(guī)律123流體（氣體或液體）與固體表面之間的熱量傳遞過程。對(duì)流換熱過程流體的流動(dòng)狀態(tài)（層流或湍流）、流體物性（密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)等）、固體表面形狀和溫度分布等。影響因素表示對(duì)流換熱強(qiáng)弱的物理量，與流體流動(dòng)狀態(tài)和物性、固體表面形狀和溫度分布等因素有關(guān)。對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)流換熱過程及影響因素物體通過電磁波（主要是紅外線）的形式傳遞熱量的過程。輻射換熱原理物體的發(fā)射率、溫度、形狀和表面狀態(tài)等。影響因素在太陽能利用、航天器熱控制、高溫爐膛傳熱等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。如太陽能熱水器利用太陽輻射將熱能傳遞給水，實(shí)現(xiàn)熱水的供應(yīng)。輻射換熱應(yīng)用輻射換熱原理及應(yīng)用熱力學(xué)第一定律04能量守恒定律能量在封閉系統(tǒng)內(nèi)不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，且總能量保持不變。熱力學(xué)第一定律表述熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。能量守恒定律表述系統(tǒng)內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)部所有微觀粒子（如分子、原子、電子等）的動(dòng)能和勢(shì)能之和。系統(tǒng)內(nèi)能變化計(jì)算ΔU=Q+W，其中ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，Q表示系統(tǒng)與外界交換的熱量，W表示外界對(duì)系統(tǒng)所做的功。系統(tǒng)內(nèi)能變化計(jì)算熱量傳遞過程中能量轉(zhuǎn)換熱量自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程。熱量傳遞在熱量傳遞過程中，能量以熱的形式傳遞，同時(shí)可能伴隨著其他形式的能量轉(zhuǎn)換，如機(jī)械能、電能等。例如，在熱機(jī)中，熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；在電熱器中，電能轉(zhuǎn)換為熱能。熱量傳遞過程中的能量轉(zhuǎn)換熱力學(xué)第二定律05熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。熱力學(xué)第二定律的開爾文表述熱力學(xué)第二定律表述VS由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等溫過程構(gòu)成的循環(huán)。卡諾循環(huán)是熱力學(xué)中最理想、最高效的循環(huán)。熱效率計(jì)算卡諾循環(huán)的熱效率僅與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)，而與工作物質(zhì)無關(guān)。提高熱效率的途徑是提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟??？ㄖZ循環(huán)卡諾循環(huán)與熱效率計(jì)算在孤立系統(tǒng)中，一切不可逆過程必然朝著熵的不斷增加的方向進(jìn)行。熵增原理是熱力學(xué)第二定律的另一種表述方式。熵增原理熵增原理揭示了自然界中不可逆過程的普遍規(guī)律，如熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等。在工程領(lǐng)域，熵增原理可用于指導(dǎo)能源利用、環(huán)境保護(hù)、材料選擇等方面。例如，在能源利用方面，應(yīng)盡可能提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)；在環(huán)境保護(hù)方面，應(yīng)減少污染物的排放，降低環(huán)境熵值；在材料選擇方面，應(yīng)選擇具有高熵穩(wěn)定性的材料，以提高材料的耐久性和可靠性。在生活和工程中的應(yīng)用熵增原理及在生活和工程中的應(yīng)用熱力學(xué)在生活和工程中的應(yīng)用06空調(diào)通過制冷劑的循環(huán)，利用蒸發(fā)器吸收室內(nèi)熱量并傳遞到室外，實(shí)現(xiàn)降溫?？照{(diào)的制冷效果主要通過制冷量、制冷效率、噪音等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。制冷原理性能評(píng)價(jià)空調(diào)制冷原理及性能評(píng)價(jià)燃燒過程火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)猓苿?dòng)火箭升空。要點(diǎn)一要點(diǎn)二熱力學(xué)分析需要考慮燃料的熱值、燃燒效率以及發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱和冷卻等問題?；鸺l(fā)射過程中熱