Jumlah panas disebut bagian itu. Pengujian integratif dalam fisika "Fenomena termal

1. Energi dalam. Bekerja di termodinamika Kuantitas panas. Hukum pertama termodinamika. Penerapan hukum pertama termodinamika untuk berbagai proses.

Menjawab:

Seiring dengan energi mekanik, benda makroskopik juga memiliki energi yang terkandung di dalam benda itu sendiri. Energi ini disebut energi internal dan masuk ke dalam keseimbangan transformasi energi di alam.

Laut adalah pengumpul energi matahari terbesar di Bumi. Air tidak hanya menutupi lebih dari 70 persen permukaan planet kita, tetapi juga dapat menyerap panas dalam jumlah besar tanpa kenaikan suhu yang signifikan. Kapasitas yang sangat besar untuk menyimpan dan melepaskan panas dalam jangka waktu yang lama ini memberikan laut peran sentral dalam menstabilkan sistem iklim bumi.

Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca mencegah panas yang terpancar dari permukaan bumi keluar ke ruang bebas, seperti dulu; sebagian besar kelebihan panas disimpan di laut bagian atas. Akibatnya, selama dua dekade terakhir, kandungan panas di lapisan atas lautan meningkat secara signifikan.

Energi internal benda makroskopik sama dengan jumlah energi kinetik dari gerakan acak semua molekul (atau atom) benda dan energi potensial interaksi semua molekul satu sama lain (tetapi tidak dengan molekul badan lain).

Rumus untuk menghitung energi dalam monoatomik gas ideal:

Energi internal gas monoatomik ideal berbanding lurus dengan suhu absolutnya.

Sumber utama panas laut adalah sinar matahari. Selain itu, awan, uap air, dan gas rumah kaca melepaskan panas, yang mereka serap, dan sebagian dari energi panas ini masuk ke laut. Ombak, pasang surut, dan arus terus-menerus mencampuradukkan lautan, memindahkan panas dari lintang yang lebih hangat ke yang lebih dingin dan ke tingkat yang lebih dalam.

Panas yang diserap oleh laut berpindah dari satu tempat ke tempat lain, tetapi tidak hilang. Energi panas akhirnya kembali ke seluruh sistem bumi dengan mencairkan lapisan es, menguapkan air, atau langsung memanaskan atmosfer. Lewat sini, energi termal di lautan dapat menghangatkan planet ini selama beberapa dekade setelah dikonsumsi. Jika laut menyerap lebih banyak panas daripada yang dilepaskan, kandungan panasnya meningkat. Mengetahui berapa banyak energi panas yang diserap dan dilepaskan oleh lautan penting untuk memahami dan memodelkan iklim global.

Kerja dalam termodinamika didefinisikan dengan cara yang sama seperti dalam mekanika, tetapi sama dengan perubahan bukan pada energi kinetik benda, tetapi pada energi dalamnya.

Selama kompresi atau ekspansi, energi potensial rata-rata interaksi molekul juga berubah, karena jarak rata-rata antar molekul berubah dalam hal ini.

Mari kita hitung kerja tergantung pada perubahan volume menggunakan contoh gas dalam silinder di bawah piston.Cara termudah adalah menghitung terlebih dahulu bukan kerja gaya F yang bekerja pada gas dari sisi badan luar (piston) , tetapi usaha yang dilakukan oleh gas itu sendiri, yang bekerja pada piston dengan gaya F. Menurut hukum ketiga Newton F "=- F.

Secara historis, dengan asumsi suhu laut, kapal harus mengibaskan sensor atau pengumpul sampel ke dalam air. Metode yang memakan waktu ini hanya dapat memberikan suhu untuk sebagian kecil dari lautan luas di planet ini. Untuk mendapatkan cakupan global, para ilmuwan telah beralih ke satelit yang mengukur ketinggian permukaan laut. Saat air memanas, ia mengembang, sehingga perkiraan suhu laut dapat diturunkan dari ketinggian permukaan laut.

Untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang kandungan termal lautan pada kedalaman yang berbeda, para ilmuwan dan insinyur juga menggunakan berbagai instrumen untuk mengukur suhu di tempat. Dikenal sebagai pelampung Argo, sensor melayang melintasi lautan di berbagai kedalaman. Setiap 10 hari atau lebih, menurut instruksi terprogram mereka, mereka naik melalui air, mencatat suhu saat mereka naik. Ketika pelampung mencapai permukaan, ia mengirimkan lokasi dan informasi lainnya kepada para ilmuwan melalui satelit dan kemudian turun lagi.

Modulus gaya yang bekerja dari sisi gas pada piston adalah F”=pS, di mana p adalah tekanan gas, S adalah luas permukaan piston. Biarkan gas memuai dan piston dipindahkan ke dalam arah gaya F" dengan jarak kecil h = h 2 - h 1. Jika perpindahannya kecil, maka tekanan gas dapat dianggap konstan.

Usaha yang dilakukan oleh gas adalah


Usaha ini dapat dinyatakan dalam bentuk perubahan volume gas. Volume awal F 1 = Sh 1, dan volume akhir V 2 = Sh 2. Itu sebabnya

Instrumen untuk mengukur suhu laut meliputi konduktivitas, suhu, bathythermographs habis pakai, dan argot apung. Para ilmuwan terus-menerus membandingkan data dari satelit, pelampung, dan probe untuk memastikan nilai yang mereka buat masuk akal. Mereka memproses rentang pengukuran untuk menghitung perkiraan kandungan panas laut tahunan rata-rata global setiap tiga bulan. Konversi suhu dalam joule memungkinkan Anda untuk membandingkan panas di lautan dengan tujuan pemanasan di bagian lain dari sistem iklim bumi.

Lebih dari 90 persen pemanasan yang terjadi di Bumi selama 50 tahun terakhir terjadi di lautan. Meskipun atmosfer benar-benar bebas dari pemanasan global pada hari ini, panas yang sudah tersimpan di lautan pada akhirnya akan dilepaskan, dan Bumi akan semakin panas di masa depan.


dimana AV=V 2 - V 1 - perubahan volume gas.

Saat mengembang, gas melakukan kerja positif, karena arah gaya dan arah gerakan piston bertepatan. Dalam proses ekspansi, gas mentransfer energi ke benda-benda di sekitarnya.

Jika gas dimampatkan, maka rumus kerja gas tetap berlaku. Tapi sekarang v2

Saat ini, pemanasan air laut meningkatkan permukaan laut global karena air mengembang saat memanas. Dikombinasikan dengan air dari gletser yang mencair di darat, air laut yang naik mengancam ekosistem alam dan struktur manusia di dekat garis pantai di seluruh dunia. Pemanasan air laut juga terkait dengan penipisan lapisan es dan es laut, yang memiliki implikasi tambahan bagi sistem iklim Bumi. Terakhir, pemanasan air laut mengancam ekosistem laut dan mata pencaharian masyarakat.

Pekerjaan A yang dilakukan oleh benda eksternal pada gas berbeda dari pekerjaan gas A "hanya dalam tanda: A \u003d -A",

Kerja A" gas untuk kasus tekanan konstan dapat diberikan interpretasi geometris sederhana.

Mari kita buat grafik ketergantungan tekanan gas pada volume (Gbr. 162). Di sini, luas persegi panjang abdc, dibatasi oleh grafik p 1 = const, sumbu V dan segmen ab dan cd, sama dengan tekanan gas, secara numerik sama dengan pekerjaan:

Misalnya, air hangat mengancam kesehatan karang dan, pada gilirannya, komunitas kehidupan laut yang bergantung padanya untuk tempat berteduh dan makanan. Pada akhirnya, orang-orang yang bergantung pada perikanan laut untuk makanan dan pekerjaan mungkin menghadapi efek negatif dari lautan yang memanas.

Ada berbagai jenis penagihan untuk penagihan gas: penagihan gas termal dan volumetrik. Tutup penagihan: konsumsi gas di area pasokan biasanya termal, yang dihitung oleh unit daya. Jumlah gas yang dipasok diukur dalam meter kubik dan diubah menjadi kilowatt-jam yang dikonsumsi dengan mengalikannya dengan nilai konsumsi nominal. Konversi meter kubik ke kilowatt-jam memperhitungkan nilai kalor dan keadaan fisik gas yang sesuai.

Dimungkinkan untuk mengubah energi internal gas di dalam silinder tidak hanya dengan melakukan kerja, tetapi juga dengan memanaskan gas.

Proses perpindahan energi dari satu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha disebut perpindahan panas atau heat transfer.

Ukuran kuantitatif dari perubahan energi internal selama perpindahan panas disebut jumlah panas Q.

Kondisi ini tergantung pada suhu dan tekanan gas dan dicatat dalam apa yang disebut nomor keadaan. Jumlah keadaan dikalikan dengan nilai kalor memberikan nilai kalor termal. Meter kubik diukur dengan meter dikalikan dengan nilai kalori penagihan memberikan jumlah kilowatt jam untuk menghitung.

Penagihan volume: konsumsi gas dihitung sesuai dengan meter kubik gas alam yang dikonsumsi, berbeda dengan penagihan termal, yang didasarkan pada unit daya. Jumlah jumlah bulanan yang harus dibayar dihitung berdasarkan harga saat ini dan berdasarkan konsumsi tahun lalu.

Jumlah panas disebut energi yang dikeluarkan tubuh dalam proses perpindahan panas.

Selama pertukaran panas pada batas antara benda, molekul yang bergerak lambat dari benda dingin berinteraksi dengan molekul yang bergerak cepat dari benda panas. Akibatnya, energi kinetik molekul menjadi sama dan kecepatan molekul benda dingin meningkat, sedangkan benda panas berkurang.

Peredam adalah bagian dari sistem panas matahari yang menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi panas. Sebagai aturan, permukaan penyerap dilengkapi dengan lapisan selektif, sehingga sinar matahari sebanyak mungkin diserap dan diarahkan ke fluida perpindahan panas di bawah penyerap. Saat ini, penyerap berkualitas tinggi antara 90 dan 95% radiasi matahari digunakan.

Penyerapan umumnya menggambarkan penyerapan radiasi atau zat oleh bahan lain. Untuk teknologi energi, khususnya penyerapan radiasi matahari dan penyerapan zat pendingin pada mesin refrigerasi atau. Contoh 1 Ketika cahaya diserap, sebagian radiasi diserap oleh zat dan diubah menjadi panas. Penggunaan: pemulihan panas dengan panel surya.

Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain; sebagian energi internal dari benda panas dipindahkan ke benda dingin.

Jumlah panas dan kapasitas panas.Dari kursus fisika diketahui bahwa untuk memanaskan benda bermassa m dari suhu t x ke suhu t 2, perlu untuk mentransfer jumlah panas ke sana:

Zat yang diserap berfungsi sebagai zat pendingin sedangkan zat lainnya disebut sebagai pelarut. Refrigeran dan pelarut secara kolektif disebut sebagai pasangan kerja. Contoh 3 Litium bromida menyerap air Air menyerap amonia Aplikasi: Kulkas, pemanas pompa panas.

Panas buangan adalah panas yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari pengoperasian peralatan atau sistem teknis. Umumnya, panas ini harus dihilangkan dengan tepat untuk mencegah perangkat atau sistem dari panas berlebih. Terdapat potensi energi yang sangat besar dalam pemborosan berbagai proses. Jadi Anda mencoba menggunakan panas yang ditargetkan itu.

Ketika tubuh mendingin, suhu akhirnya t 2 ternyata lebih kecil dari suhu awal t 1 dan jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh adalah negatif.

Koefisien c dalam rumus disebut kapasitas panas spesifik.

Panas spesifik- Ini adalah jumlah kalor yang diterima atau dilepaskan oleh 1 kg zat ketika suhunya berubah sebesar 1 K.

Contoh 1 Mesin mobil hanya mengubah sebagian energi bahan bakar menjadi energi kinetik. Panas limbah yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan interior. Contoh 2 Pembangkit listrik menghasilkan limbah panas yang dapat digunakan sebagai pemanasan distrik.

Contoh 3 Air limbah dari sistem saluran pembuangan dapat berkontribusi pada operasi termal yang menguntungkan dari pompa kalor karena suhunya yang seragam. Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan angin dan merupakan bagian dari kontrol turbin angin.

Kapasitas panas spesifik tidak hanya tergantung pada sifat-sifat zat, tetapi juga pada proses dimana perpindahan panas terjadi. Jika Anda memanaskan gas pada tekanan konstan, itu akan memuai dan melakukan pekerjaan. Untuk memanaskan gas sebesar 1°C pada tekanan konstan, lebih banyak panas yang harus ditransfer ke gas daripada memanaskannya pada volume konstan.

Dengan demikian, anemometer berfungsi jika terjadi badai untuk keselamatan benda dan area sekitarnya. Pada beban angin yang sangat rendah, mekanisme keselamatan juga mematikan pembangkit, karena tidak ada keluaran energi yang signifikan yang diharapkan. Atmosfer adalah atmosfer bumi. Ini terdiri dari campuran konstan berbagai unsur dan senyawa gas. Komponen yang paling penting adalah nitrogen, oksigen, uap air dan argon. Selain karbon dioksida dan uap air, terutama gas yang hadir dalam proporsi kecil adalah metana dan klorofluorokarbon.

Cairan dan padatan memuai sedikit ketika dipanaskan, dan kapasitas panas spesifiknya pada volume konstan dan tekanan konstan sedikit berbeda.

Panas spesifik penguapan.Untuk mengubah cairan menjadi uap, sejumlah panas harus ditransfer ke sana. Suhu cairan selama transformasi ini tidak berubah.

Baterai merupakan penyimpan dan pengubah energi elektrokimia. Selama pembongkaran, energi kimia yang tersimpan diubah menjadi energi listrik melalui reaksi redoks elektrokimia. Energi yang dikonversi dapat digunakan oleh konsumen listrik terlepas dari jaringan.

Baterai isi ulang ramah lingkungan yang juga mengosongkan dompet. Bioenergi adalah produksi energi dari zat organik padat, cair atau gas. Keuntungan menggunakan energi adalah sirkuit yang relatif tertutup. Biogas adalah istilah kolektif untuk gas yang berguna secara energi yang dihasilkan dari biomassa. Di sini, gas metana adalah bagian biogas yang dapat digunakan secara energik.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair menjadi uap pada suhu tetap disebut panas spesifik penguapan. Nilai ini dilambangkan dengan huruf r dan dinyatakan dalam joule per kilogram (J / kg).


Ketika tubuh kristal meleleh, semua panas yang disuplai ke sana pergi untuk meningkatkan energi potensial molekul.

Biomassa mengacu pada semua bahan organik yang berasal dari tumbuhan atau hewan dari mana energi dapat diekstraksi. Ada dua kategori: bahan baku terbarukan dan sampah organik. Peluang biomassa intensif energi terakumulasi di Jerman melalui pengelolaan hutan, pemrosesan kayu, produksi tanaman, dan pertanian pabrik.

Kayu bakar, serpihan kayu dan bioetanol. Karena penggunaan energi ganda, efisiensinya meningkat menjadi sekitar 85%. Sel bahan bakar adalah pengubah energi elektrokimia yang mengubah energi reaksi dari bahan bakar dan oksidator yang disuplai secara terus menerus menjadi energi listrik.

Energi kinetik molekul tidak berubah, karena peleburan terjadi pada suhu konstan.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat kristal pada titik leleh menjadi zat cair yang bersuhu sama disebutpanas spesifik fusi.

Untuk melelehkan benda kristal bermassa m, sejumlah kalor yang diperlukan sama dengan:

Ini berarti bahwa energi kimia dalam bahan bakar - tidak seperti pembangkit listrik konvensional - diubah langsung menjadi listrik. Oleh karena itu, potensi efisiensi listrik yang lebih tinggi dapat dicapai dengan sel bahan bakar. Selain itu, sel bahan bakar lebih sederhana dibandingkan dengan generator konvensional, tidak memiliki keausan mekanis, dan oleh karena itu dapat dioperasikan dengan lebih andal dan tahan aus.

Karena baik polutan maupun gas rumah kaca tidak dihasilkan selama operasi, sel bahan bakar dianggap sebagai sumber energi yang sangat ramah lingkungan dan penting di masa depan. Nilai kalor menggambarkan jumlah total panas yang dihasilkan selama pembakaran.

Jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi tubuh sama dengan:

Energi internal tubuh berubah ketika dipanaskan atau didinginkan, selama penguapan dan kondensasi, selama peleburan dan kristalisasi. Dalam semua kasus, sejumlah panas dipindahkan ke atau dikeluarkan dari tubuh.

Hukum pertama termodinamika. Hukum pertama termodinamika adalah hukum kekekalan energi, diperluas ke fenomena termal.

Selama transisi sistem dari satu keadaan ke keadaan lain, energi internal berubah secara bersamaan baik karena kinerja kerja maupun karena perpindahan panas. Hukum pertama termodinamika dirumuskan secara tepat untuk kasus-kasus umum seperti ini:

Perubahan energi internal sistem selama transisi dari satu keadaan ke keadaan lain sama dengan jumlah kerja gaya eksternal dan jumlah panas yang ditransfer ke sistem:

Seringkali, alih-alih pekerjaan A benda eksternal pada sistem, pekerjaan A "dari sistem pada benda eksternal dipertimbangkan. Mempertimbangkan bahwa A" \u003d - A, hukum pertama termodinamika dalam bentuk (13.10) dapat ditulis sebagai berikut: