Siltuma pārnešana pret termodinamiku
Termodinamikā tiek apspriesta siltuma pārnešana. Termodinamikas jēdzieni ir ļoti svarīgi, pētot fiziku un mehāniku kopumā. Termodinamika tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajām fizikas studiju jomām. Ir svarīgi pareizi izprast siltuma pārneses un termodinamikas jēdzienus, lai izceltos jomās, kurās tiek izmantoti šie jēdzieni. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir siltuma pārneses un termodinamika, to definīcijas un pielietojums, termodinamikas un siltuma pārneses līdzības un visbeidzot atšķirība starp termodinamiku un siltuma pārnesi.
Termodinamika
Termodinamiku var iedalīt divos galvenajos laukos. Pirmais ir klasiskā termodinamika, bet otrais - statistiskā termodinamika. Klasiskā termodinamika tiek uzskatīta par “pilnīgu” studiju jomu, kas nozīmē, ka klasiskās termodinamikas izpēte ir pabeigta. Tomēr statistiskā termodinamika joprojām ir attīstības joma, kurā ir daudz atvērtu durvju.
Klasiskās termodinamikas pamatā ir četri termodinamikas likumi. Termodinamikas nulles likums apraksta termisko līdzsvaru, pirmais termodinamikas likums ir balstīts uz enerģijas saglabāšanu, otrais termodinamikas likums ir balstīts uz entropijas jēdzienu un trešais termodinamikas likums ir balstīts uz Gibba brīvo enerģiju. Statistiskā termodinamika lielā mērā balstās uz kvantu līmeni, un mikroskopiskā līmeņa kustība un mehānika tiek aplūkota termodinamikā un galvenokārt attiecas uz statistiku.
Siltuma pārnese
Kad tiek pakļauti divi objekti, kuriem ir siltumenerģija, tie mēdz pārnest enerģiju siltuma formā. Lai saprastu siltuma pārneses jēdzienu, vispirms ir jāsaprot siltuma jēdziens. Siltuma enerģija, kas pazīstama arī kā siltums, ir sistēmas iekšējās enerģijas veids. Siltuma enerģija ir sistēmas temperatūras cēlonis. Siltuma enerģija rodas sistēmas molekulu nejaušu kustību dēļ. Katrai sistēmai, kuras temperatūra pārsniedz absolūto nulli, ir pozitīva siltuma enerģija. Paši atomi nesatur siltumenerģiju. Atomiem ir kinētiskās enerģijas. Kad šie atomi saduras viens ar otru un ar sistēmas sienām, tie kā fotoni izdala siltuma enerģiju. Šādas sistēmas sildīšana palielinās sistēmas siltumenerģiju. Jo augstāka ir sistēmas siltumenerģija, jo lielāka būs sistēmas nejaušība.
Siltuma pārnese ir siltuma pārvietošanās no vienas vietas uz otru. Kad divas termiski saskaras sistēmas atrodas dažādās temperatūrās, siltums no objekta augstākā temperatūrā plūst uz objektu ar zemāku temperatūru, līdz temperatūra ir vienāda. Temperatūras gradients ir nepieciešams spontānai siltuma pārnesei.
Siltuma pārneses ātrumu mēra vatos, bet siltuma daudzumu - džoulos. Vata vienību definē kā džoulus laika vienībā.
Kāda ir atšķirība starp siltuma pārnesi un termodinamiku?
• Termodinamika ir plašs pētījumu lauks, turpretī siltuma pārnese ir tikai viena parādība.
• Siltuma pārnešana ir parādība, kas tiek pētīta termodinamikā.
• Siltuma pārnese ir kvantitatīvi izmērāms jēdziens, bet termodinamika nav tāds priekšmets.
