Prenos toplote vs termodinamika
Prenos toplote je tema, o kateri se govori v termodinamiki. Pojmi termodinamike so zelo pomembni pri preučevanju fizike in mehanike kot celote. Termodinamika velja za eno najpomembnejših področij fizike. Bistvenega pomena je pravilno razumevanje konceptov prenosa toplote in termodinamike, da bi se lahko izkazali na področjih, ki uporabljajo te koncepte. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta prenos toplote in termodinamika, njihove definicije in aplikacije, podobnosti med termodinamiko in prenosom toplote ter na koncu razlika med termodinamiko in prenosom toplote.
Termodinamika
Termodinamiko lahko razdelimo na dve glavni področji. Prva je klasična termodinamika, druga pa statistična termodinamika. Klasična termodinamika velja za "celotno" študijsko področje, kar pomeni, da je študij klasične termodinamike končan. Vendar pa je statistična termodinamika še vedno področje v razvoju z veliko odprtimi vrati.
Klasična termodinamika temelji na štirih termodinamičnih zakonih. Nulti zakon termodinamike opisuje toplotno ravnovesje, prvi zakon termodinamike temelji na ohranjanju energije, drugi zakon termodinamike temelji na konceptu entropije, tretji zakon termodinamike pa na Gibbsovi prosti energiji. Statistična termodinamika v veliki meri temelji na kvantni ravni, gibanje in mehanika mikroskopskega nivoja pa se upoštevata pri termodinamiki in se ukvarja predvsem s statistiko.
Prenos toplote
Ko sta izpostavljena dva predmeta, ki imata toplotno energijo, ponavadi prenašata energijo v obliki toplote. Da bi razumeli koncept prenosa toplote, moramo najprej razumeti pojem toplote. Toplotna energija, znana tudi kot toplota, je oblika notranje energije sistema. Toplotna energija je vzrok za temperaturo sistema. Toplotna energija nastane zaradi naključnega gibanja molekul sistema. Vsak sistem s temperaturo nad absolutno ničlo ima pozitivno toplotno energijo. Atomi sami ne vsebujejo toplotne energije. Atomi imajo kinetične energije. Ko ti atomi trčijo med seboj in s stenami sistema, sproščajo toplotno energijo kot fotoni. Ogrevanje takega sistema bo povečalo toplotno energijo sistema. Večja kot je toplotna energija sistema, bo naključnost sistema.
Prenos toplote je gibanje toplote z enega kraja na drugega. Ko sta dva sistema, ki sta v toplotnem stiku, v različnih temperaturah, bo toplota iz predmeta pri višji temperaturi tekla na objekt z nižjo temperaturo, dokler temperature ne bodo enake. Za spontani prenos toplote je potreben temperaturni gradient.
Hitrost prenosa toplote se meri v vatih, količina toplote pa v džulih. Enota vatov je definirana kot džul na enoto časa.
Kakšna je razlika med prenosom toplote in termodinamiko?
• Termodinamika je obsežno področje študija, medtem ko je prenos toplote le en pojav.
• Prenos toplote je pojav, ki ga preučujejo v termodinamiki.
• Prenos toplote je kvantitativno merljiv koncept, vendar termodinamika ni takšen predmet.
