Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 1

Transcript

1 Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 1

2 ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Νόκνο Θεξκηδνκεηξίαο Η εηδηθή ζεξκόηεηα ελόο ζώκαηνο Q = m c ΓΣ C=dQ/mdT εμαξηάηαη από: ην πιηθό ηνπ θαη ηε ζεξκνθξαζία Μνλάδεο: cal/gr.grad, J/ Kgr.grad T 2 Q mcdt T 1 Όηαλ έλα δεζηό ζώκα ζεξκαίλεη έλα ςπρξό, νη κεηαβνιέο ηεο ζεξκνθξαζίαο είλαη ίζεο θαηά κέγεζνο κόλν αλ έρνπλ ίδηα ζεξκνρσξεηηθόηεηα m.c Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 2

3 ΕΙΔΙΚΗ - ΜΟΡΙΑΚΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Αέξηα Cp: Δηδηθή ζεξκόηεηα ππό ζηαζεξή πίεζε Cv : Δηδηθή ζεξκόηεηα ππό ζηαζεξό όγθν Cp>Cv Η κνξηαθή ζεξκόηεηα είλαη ε εηδηθή ζεξκόηεηα αλά γξακκνκόξην n=m/m C=c/n Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 3

4 Εηδηθή ζεξκόηεηα αεξίσλ ΔΩΣΔΡΗΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ εηδηθή ζεξκόηεηα ππό ζηαζεξό όγθν Μνλναηνκηθό αέξην εηδηθή ζεξκόηεηα ππό ζηαζεξή πίεζε Ίδηνο αξηζκόο κνξίσλ, ίδην Cv, ίδην g = C P /C V Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 4

5 Σηεξεά Νόκνο Dulong-Petit ηηο ρακειέο ζεξκνθξαζίεο Cv~T 3 Σηηο ζπλήζεηο θαη πςειέο ζεξκνθξαζίεο ε αηνκηθή ζεξκόηεηα είλαη πεξίπνπ ζηαζεξή C=dQ/dT~ 6.4 cal/mole.grad Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 5

6 ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ Aύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο πξνθαιεί αύμεζε ηεο κέζεο ελέξγεηαο ησλ δνκηθώλ ιίζσλ ηνπ ζηεξενύ κε απνηέιεζκα ηελ αύμεζε ηεο κέζεο απόζηαζεο ησλ αηόκσλ (κέζν κήθνο δεζκνύ) Γξακκηθή δηαζηνιή Aλ ε ζεξκνθξαζία κηαο ιεπηήο ξάβδνπ κεηαβιεζεί θαηά dζ, ην κήθνο ηνπ l κεηαβάιιεηαη θαηά dl. dl l d dl l L 2 dl d l L 1 d Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 6

7 ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ L ln L Lo e Lo Σν ηειηθό κήθνο L, ζε ζρέζε κε ην αξρηθό Lν θαη ηε δηαθνξά ηεο ζεξκνθξαζίαο Γζ, δίδεηαη πξνζεγγηζηηθά από ηνλ ηύπν L = Lν (1+αΓζ) όπνπ α: ν ζπληειεζηήο γξακκηθήο δηαζηνιήο (grad -1 ) Ο ζπληειεζηήο ηεο γξακκηθήο δηαζηνιήο είλαη γεληθά ζεηηθόο αξηζκόο δειαδή ηα ζώκαηα δηαζηέιινληαη όζν απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία ηνπο. Ζ ηηκή ηνπ ζπληειεζηή ηεο γξακκηθήο δηαζηνιήο, κεηαβάιιεηαη κε ηε ζεξκνθξαζία α~10-5 (grad -1 ) Fe 12*10 grad 6 1 ό Fe Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 7

8 ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ Επηθαλεηαθή δηαζηνιή Αύμεζε ηνπ εκβαδνύ κηα πιάθαο, όηαλ ζεξκαλζεί S = So (1+βΓζ) όπνπ So, S είλαη ην αξρηθό θαη ην ηειηθό εκβαδό ηεο επηθάλεηαο ηεο πιάθαο θαη β ν ζπληειεζηήο ηεο επηθαλεηαθήο δηαζηνιήο. β=2α Κπβηθή δηαζηνιή V = Vo (1+γΓζ) όπνπ Vo, V είλαη ν αξρηθόο θαη ν ηειηθόο όγθνο ηνπ ζώκαηνο θαη γ ν ζπληειεζηήο ηεο θπβηθήο δηαζηνιήο. γ=3α Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 8

9 ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ- ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Γηκεηαιιηθά ειάζκαηα (δηαθόπηεο, ζεξκνζηάηεο, γεληθά απηόκαηνη ξπζκηζηέο) ύλδεζκνη (αξκνί) δηαζηνιήο ζε θαηαζθεπέο Χξήζε πιηθώλ κε πεξίπνπ ίδηνπο ζπληειεζηέο δηαζηνιήο ό Fe Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 9

10 Μεηαβνιή ππθλόηεηαο κε ηε ζεξκνθξαζία Ζ κεηαβνιή ηνπ όγθνπ κε ηε ζεξκνθξαζία έρεη σο απνηέιεζκα αληίζηνηρε κεηαβνιή ηεο ππθλόηεηαο, m Vo (1 g ) (1 g ) Αλσκαιία ηνπ λεξνύ Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 10

11 Μεηαβνιή ππθλόηεηαο κε ηε ζεξκνθξαζία Αλσκαιία ηνπ λεξνύ: κεγηζηνπνίεζε ηεο ππθλόηεηάο ηνπ ζηνπο 4 ν C Μείσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνύ κέρξη ηνπο 4 ν C πξνθαιεί αύμεζε ηεο ππθλόηεηαο θαη ηνπ βάξνπο ηνπ. Σα βαξύηεξα απηά ζηξώκαηα λεξνύ βπζίδνληαη, πξνθαιώληαο αλάκημε ησλ επηθαλεηαθώλ ζηξσκάησλ κε ηα βαζύηεξα εμηζώλνληαο έηζη ηε ζεξκνθξαζία ζην ζύλνιν ηνπ πδάηηλνπ όγθνπ. Σα κόξηα ηνπ πάγνπ έρνπλ εμαγσληθή θξπζηαιιηθή δηάηαμε, κε απνηέιεζκα ν πάγνο λα είλαη ιηγόηεξν ππθλόο από ην λεξό θη έηζη λα επηπιέεη. Σν γεγνλόο απηό εμαζθαιίδεη ηε δσή ζε ιίκλεο, ζάιαζζεο θαη πνηάκηα πνπ παγώλνπλ θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ςπρξώλ επνρώλ ηνπ έηνπο. Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 11

12 ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Δηάδνζε ζεξκόηεηαο: Με αγσγή Με κεηαθνξά Με αθηηλνβνιία. Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 12

13 Δηάδνζε Θεξκόηεηαο κε αγσγή Αγσγή Θεξκόηεηαο: Οη αηνκηθέο ηαιαληώζεηο ζηε ζεξκόηεξε πεξηνρή κεηαθέξνπλ ελέξγεηα ζηηο ςπρξόηεξεο πεξηνρέο, ρσξίο κεηαθνξά ύιεο. dq dt dt KS dx Μεηαμύ δύν επηθαλεηώλ κε δηαθνξά ζεξκνθξαζία Σ 2 -Σ 1 ε ξνή ζεξκόηεηαο Q είλαη: Q T2 T T2 T1 KS ( 1 ) t d S: επηθάλεηα Κ: ζπληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκόηεηαο (cal/sec.cm.grad) d Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 13

14 Δηάδνζε Θεξκόηεηαο κε αθηηλνβνιία. Νόκνο Stefan-Boltzman P = ζ S T 4 Ρ = εθπεκπόκελε ζεξκηθή ηζρύο, S = εκβαδόλ επηθάλεηαο, Σ = απόιπηε ζεξκνθξαζία Νόκνο Wien ι 0 Τ = b ι 0 = κήθνο θύκαηνο ζην νπνίν εθπέκπεηαη ε κέγηζηε ηζρύο. Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 14

15 Δηάδνζε Θεξκόηεηαο κε ακτινοβολία. Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 15

16 Γηάδνζε Θεξκόηεηαο κε κεηαθνξά. Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 16

17 Βηβιηνγξαθία H. Young: Κεθάιαην 15 ( 1, 3, 5, 7) A.Εήζνο : Κεθάιαην 13,14,16 H. Ohanian : Κεθάιαην 20 Μ.Πειαθνύηα Θεξκόηεηα - Γηάδνζε 17