熱量はその部分と呼ばれます。 物理学における統合テスト「熱現象」
1. 内部エネルギー。 熱力学で働きます。 熱量。 熱力学の第一法則。 さまざまなプロセスへの熱力学第一法則の適用。
答え：
機械的エネルギーに加えて、巨視的な物体も物体自体に含まれるエネルギーを持っています。 このエネルギーは内部エネルギーと呼ばれ、自然界のエネルギー変換のバランスに入ります。
海は、地球上で最大の太陽エネルギーの収集場所です。 水は地球の表面の 70% 以上を覆っているだけでなく、温度を大幅に上昇させることなく大量の熱を吸収することができます。 長期間にわたって熱を貯蔵および放出するこの膨大な能力により、海洋は地球の気候システムを安定させる上で中心的な役割を果たします。
温室効果ガスの濃度が上昇すると、以前のように、地表から放射される熱が自由空間に逃げることができなくなります。 余剰熱の大部分は上層海洋に蓄えられます。 その結果、過去 20 年間で、海洋の上層の熱量が大幅に増加しました。
巨視的な物体の内部エネルギーは、物体のすべての分子（または原子）のランダムな運動の運動エネルギーと、すべての分子の相互作用のポテンシャルエネルギーの合計に等しくなります（ただし、他の団体）。
単原子の内部エネルギーを計算するための式 理想気体:
理想的な単原子気体の内部エネルギーは、その絶対温度に正比例します。
海洋熱の主な源は太陽光です。 さらに、雲、水蒸気、温室効果ガスは熱を放出して吸収し、この熱エネルギーの一部が海に入ります。 波、潮流、海流が絶えず海を混ぜ合わせ、熱を暖かい緯度から寒い緯度、そしてより深いレベルに移動させます。
海に吸収された熱は、ある場所から別の場所に移動しますが、消えません。 熱エネルギーは、棚氷を溶かしたり、水を蒸発させたり、大気を直接加熱したりすることによって、最終的に地球のシステムの残りの部分に戻ります。 この上、 熱エネルギー海で消費された後、数十年間地球を温めることができます。 海洋が放出するよりも多くの熱を吸収する場合、その熱量は増加します。 海洋によって吸収および放出される熱エネルギーの量を知ることは、地球規模の気候を理解し、モデル化するために重要です。
熱力学の仕事は力学と同じように定義されますが、それは体の運動エネルギーではなく、その内部エネルギーの変化に等しくなります。
圧縮または膨張中、分子間の平均距離が変化するため、分子相互作用の平均ポテンシャル エネルギーも変化します。
ピストン下のシリンダー内の気体を例に、体積変化による仕事を計算してみましょう.最も簡単な方法は、外側の物体(ピストン)側から気体に作用する力Fの仕事ではなく、最初に計算することです. 、しかし、ガス自体が行う仕事は、力 F でピストンに作用します。ニュートンの第 3 法則 F "=- F.
歴史的には、海洋の温度を想定して、船はセンサーやサンプル コレクターを水中に向ける必要がありました。 この時間のかかる方法では、地球の広大な海洋のごく一部の温度しか得られませんでした。 世界をカバーするために、科学者は海面の高さを測定する人工衛星に目を向けました。 水は熱くなると膨張するため、海面の高さから海水温を推定できます。
さまざまな深さでの海洋の熱含有量をよりよく把握するために、科学者とエンジニアはさまざまな機器を使用してその場で温度を測定しています。 アルゴフロートとして知られるセンサーは、さまざまな深さで海を漂流します。 プログラムされた指示に従って、約10日ごとに水中を上昇し、上昇時の温度を記録します。 フロートが水面に到達すると、その位置やその他の情報を衛星経由で科学者に送信し、再び下降します。
ガスの側面からピストンに作用する力のモジュラスは F "= pS です。ここで、p はガスの圧力、S はピストンの表面積です。ガスが膨張すると、ピストンは力 F" の方向にわずかな距離 h = h 2 - h 1 だけ移動します。 変位が小さい場合、ガス圧は一定と見なすことができます。
ガスのした仕事は、
この仕事は、気体の体積変化で表すことができます。 初期体積 F 1 = Sh 1、最終体積 V 2 = Sh 2。 それが理由です
海洋温度を測定するための機器には、導電率、温度、消耗式の深海温度計、浮遊アルゴットが含まれます。 科学者は、衛星、フロート、プローブからのデータを常に比較して、それらが生み出す値が理にかなっていることを確認しています。 彼らは測定範囲を処理して、3 か月ごとに全球平均年間海洋熱量の推定値を計算します。 ジュール単位の温度変換により、海洋の熱を地球の気候システムの他の部分での加熱の目標と比較できます。
過去 50 年間に地球上で発生した温暖化の 90% 以上が海洋で発生しています。 現在、大気は地球温暖化から完全に解放されていますが、すでに海に蓄えられた熱は最終的に放出され、地球は将来さらに温暖化します。
ここで、AV=V 2 - V 1 - ガス量の変化。
膨張すると、力の方向とピストンの動きの方向が一致するため、ガスは正の仕事をします。 膨張の過程で、ガスは周囲の物体にエネルギーを伝達します。
気体が圧縮されている場合、気体の仕事の式は有効なままです。 しかし今はv2
現在、海水の温暖化は地球の海面を上昇させています。これは、水が温まると膨張するためです。 陸上の氷河の融解による水と相まって、海面上昇は、世界中の海岸線近くの自然の生態系と人間の構造を脅かしています。 海水温の上昇は、棚氷や海氷の減少とも関連しており、地球の気候システムにさらなる影響を及ぼします。 最後に、海水温の上昇は海洋生態系と人々の生活を脅かします。
ガスに対して外部の物体によって実行される仕事 A は、ガス A の仕事とは異なります。「記号のみ：A \u003d -A」
一定圧力の場合の気体の仕事 A" は、単純な幾何学的解釈を与えることができます。
ガス圧の体積依存性のグラフを作成しましょう（図162）。 ここで、グラフp 1 = const、軸V、およびガス圧に等しいセグメントabおよびcdによって囲まれた長方形abdcの面積は、数値的に仕事に等しくなります。
たとえば、温水はサンゴの健康を脅かし、ひいてはサンゴに避難所や食料を依存している海洋生物のコミュニティを脅かします。 最終的に、食料や仕事を海洋漁業に依存している人々は、温暖化する海の悪影響に直面する可能性があります。
ガス請求には、熱ガス請求と容量ガス請求というさまざまなタイプの請求があります。 請求の終了: 供給エリアでのガス消費量は、通常、電力ユニットによって計算される熱量です。 供給されるガスの量は立方メートルで測定され、公称消費量を掛けることによって消費されるキロワット時に変換されます。 立方メートルからキロワット時への変換では、発熱量とそれに対応するガスの物理的状態が考慮されます。
仕事をするだけでなく、ガスを加熱することによっても、シリンダー内のガスの内部エネルギーを変化させることができます。
仕事をせずにある物体から別の物体にエネルギーを伝達するプロセスは、熱伝達または熱伝達と呼ばれます。
熱伝達中の内部エネルギーの変化の定量的尺度は、熱量と呼ばれます Q.
この状態は、ガスの温度と圧力に依存し、いわゆる状態番号に記録されます。 状態数に発熱量を乗じたものが熱発熱量になります。 メートルで測定された立方メートルに課金発熱量を掛けると、計算するキロワット時数が得られます。
ボリューム課金: ガス消費量は、電力単位に基づく熱課金とは対照的に、消費された天然ガスの立方メートルに従って計算されます。 毎月の支払額は、現在の価格と昨年の消費量に基づいて計算されます。
熱量は、熱伝達の過程で体が放出するエネルギーと呼ばれます。
物体間の境界での熱交換中に、冷たい物体のゆっくり動く分子が、熱い物体の速く動く分子と相互作用します。 その結果、分子の運動エネルギーは等しくなり、冷たい物体の分子の速度は増加しますが、熱い物体の分子の速度は減少します。
吸収体は、太陽放射を吸収して熱に変える太陽熱システムの一部です。 原則として、吸収体の表面には選択的なコーティングが施されているため、できるだけ多くの太陽光が吸収され、吸収体の下の熱伝達流体に向けられます。 現在、太陽放射の 90 ～ 95% を吸収する高品質の吸収材が使用されています。
吸収は一般に、別の物質による放射線または物質の吸収を表します。 エネルギー技術の場合、特に太陽放射の吸収と冷凍機での冷媒の吸収。 例 1 光が吸収されると、放射線の一部が物質に吸収され、熱に変換されます。 用途:ソーラーパネルによる熱回収。
熱交換中、ある形態から別の形態へのエネルギーの変換はなく、高温体の内部エネルギーの一部が低温体に伝達されます。
熱量と熱容量。物理学の過程から、質量 m の物体を温度 t x から温度 t 2 に加熱するには、それに熱量を伝達する必要があることが知られています。
吸収された物質は冷媒の機能を持ち、他の物質は溶媒と呼ばれます。 冷媒と溶媒はまとめてワーキング カップルと呼ばれます。 実施例３ 臭化リチウムは水を吸収する 水はアンモニアを吸収する 用途：冷蔵庫、ヒートポンプ暖房。
廃熱とは、技術機器またはシステムの動作から副産物として生成される熱です。 一般に、デバイスやシステムが過熱するのを防ぐために、この熱を適切に放散する必要があります。 さまざまなプロセスの廃棄物には、非常に大きなエネルギーポテンシャルがあります。 つまり、そのターゲットを絞った熱を使用しようとしています。
物体が冷えると、最終温度 t 2 は初期温度 t 1 よりも低くなり、物体から放出される熱量は負になります。
式中の係数 c を比熱容量といいます。
比熱- これは、温度が 1 K 変化したときに、1 kg の物質が受け取るまたは放出する熱量です。
例 1 自動車のエンジンは、燃料エネルギーの一部のみを運動エネルギーに変換します。 その排熱を室内暖房に利用しています。 例 2 発電所は、地域暖房として使用できる廃熱を生成します。
例 3 下水道システムからの廃水は、温度が均一であるため、ヒート ポンプの有益な熱操作に貢献できます。 風速計は風速を測定するために使用され、風力タービン制御の一部です。
比熱容量は、物質の特性だけでなく、熱伝達が行われるプロセスにも依存します。 一定の圧力でガスを加熱すると、膨張して機能します。 一定の圧力でガスを 1°C 加熱するには、一定の体積で加熱するよりも多くの熱をガスに伝達する必要があります。
このように、風速計は嵐の際に対象物と周辺地域の安全のために役立ちます。 風負荷が非常に低い場合、大きなエネルギー出力が期待されないため、安全メカニズムによってプラントもシャットダウンされます。 大気は地球の大気です。 それは、さまざまなガス状元素と化合物の一定の混合物で構成されています。 最も重要な成分は、窒素、酸素、水蒸気、およびアルゴンです。 二酸化炭素と水蒸気に加えて、特に小さな割合で存在するガスはメタンとクロロフルオロカーボンです。
液体と固体は加熱するとわずかに膨張し、一定の体積と一定の圧力での比熱容量はほとんど変わりません。
気化比熱。液体を蒸気に変換するには、一定量の熱を液体に伝達する必要があります。 この変換中の液体の温度は変化しません。
バッテリーは、電気化学的エネルギー貯蔵および変換器です。 アンロード中、蓄積された化学エネルギーは、電気化学的酸化還元反応によって電気エネルギーに変換されます。 変換されたエネルギーは、ネットワークに関係なく、電力消費者が使用できます。
お財布にもやさしい、環境にやさしい充電式バッテリー。 バイオエネルギーは、固体、液体、または気体の有機物質からエネルギーを生産することです。 エネルギーを使用する利点は、比較的閉じた回路です。 バイオガスは、バイオマスから生成されるエネルギー的に有用なガスの総称です。 ここで、メタンガスはバイオガスのエネルギー的に利用可能な部分です。
一定温度で1kgの液体を蒸気に変えるのに必要な熱量は 気化比熱。この値は文字 r で表され、1 キログラムあたりのジュール (J / kg) で表されます。
結晶体が溶けると、結晶体に供給されるすべての熱が分子のポテンシャルエネルギーを増加させます。
バイオマスとは、エネルギーを抽出できる植物または動物由来のすべての有機物を指します。 再生可能な原材料と有機廃棄物の 2 つのカテゴリがあります。 ドイツでは、森林管理、木材加工、作物生産、工場農業を通じて、エネルギー集約型バイオマスの機会が蓄積されています。
薪、ウッドチップ、バイオエタノール。 デュアルエネルギーの使用により、効率は約85％に向上します。 燃料電池は、連続的に供給される燃料と酸化剤の反応エネルギーを電気エネルギーに変換する電気化学エネルギー変換器です。
融解は一定の温度で起こるため、分子の運動エネルギーは変化しません。
融点にある1kgの結晶性物質を同じ温度の液体に変換するのに必要な熱量は、融解比熱.
質量mの結晶体を溶かすには、次の熱量が必要です。
これは、従来の発電所とは異なり、燃料の化学エネルギーが直接電気に変換されることを意味します。 したがって、燃料電池により潜在的に高い電気効率を達成することができる。 さらに、燃料電池は従来の発電機に比べてシンプルで、機械的摩耗がないため、より確実に動作し、耐摩耗性があります。
稼働中に汚染物質や温室効果ガスを発生させないため、燃料電池は非常に環境に優しく、将来的に重要なエネルギー源であると考えられています。 発熱量は、燃焼中に発生する熱の総量を表します。
体の結晶化中に放出される熱量は次のとおりです。
物体の内部エネルギーは、加熱または冷却されたとき、気化および凝縮中、融解および結晶化中に変化します。 いずれの場合も、一定量の熱が体に伝達または除去されます。
熱力学の第一法則。 熱力学の第一法則は、熱現象に拡張されたエネルギー保存の法則です。
システムがある状態から別の状態に移行する間、内部エネルギーは、仕事の遂行と熱伝達の両方によって同時に変化します。 熱力学の第 1 法則は、そのような一般的なケースに対して正確に定式化されます。
ある状態から別の状態への遷移中のシステムの内部エネルギーの変化は、外力の仕事の合計に等しい と システムに伝達される熱量:
多くの場合、システム上の外部物体の仕事 A の代わりに、外部物体上のシステムの仕事 A が考慮されます。A" \u003d - A を考慮すると、熱力学の第 1 法則は (13.10) の形式で記述できます。次のように：