WikiDer > Диатермальная стена - Википедия

В термодинамика, а диатермальная стена между двумя термодинамические системы позволяет теплопередача но не разрешать передачу иметь значение через это.

Диатермальная стенка важна, потому что в термодинамике принято считать, что априори, для закрытая система, физическое существование передачи энергии через стену, непроницаемую для вещества, но не адиабатический, перенос, который называется переносом энергии как тепла, хотя это предположение не принято обозначать отдельно как аксиому или нумерованный закон.^[1]

Определения передачи тепла

В теоретической термодинамике уважаемые авторы различаются подходами к определению количества передаваемого тепла. Есть два основных направления мышления. Один из них - с преимущественно эмпирической точки зрения (который здесь будет называться термодинамическим потоком) - определить теплопередачу как происходящую только при определенных макроскопический механизмы; грубо говоря, этот подход исторически старше. Другой (который здесь будет называться механическим потоком) основан в первую очередь на теоретической точке зрения, чтобы определить его как остаточную величину, вычисленную после передачи энергии в виде макроскопической работы между двумя телами или замкнутыми системами, которые были определены для процесса. , чтобы соответствовать принципу сохранения энергии или первому закону термодинамики для замкнутых систем; этот подход получил распространение в двадцатом веке, хотя частично проявился в девятнадцатом.^[2]

Термодинамический поток мышления

В термодинамическом потоке мышления указанные механизмы теплопередачи проводимость и радиация. Эти механизмы предполагают признание температура; Для этой цели достаточно эмпирической температуры, хотя абсолютная температура также может служить. В этом потоке мышления количество тепла определяется прежде всего через калориметрия.^[3][4][5][6]

Хотя их определение отличается от механического потока мышления, эмпирический поток мышления, тем не менее, предполагает существование адиабатических ограждений. Он определяет их через понятия тепла и температуры. Эти две концепции согласованно связаны в том смысле, что они возникают совместно при описании экспериментов по передаче энергии в виде тепла.^[7]

Механический поток мышления

В механическом потоке размышлений о закрытых системах передаваемое тепло определяется как вычисленное остаточное количество энергии, переданное после того, как энергия, переданная как работа, была определена, принимая для расчета закон сохранения энергии без ссылки на концепцию температуры. .^{[8][1][9][10][11][12]} В основе теории лежат пять основных элементов.

• Существование состояний термодинамического равновесия, определяемых ровно одной (называемой недеформационной переменной) большей переменной состояния, чем количеством независимых переменных работы (деформации).
• То, что состояние внутреннего термодинамического равновесия тела имеет четко определенную внутреннюю энергию, постулируется первым законом термодинамики.
• Универсальность закона сохранения энергии.
• Признание работы как формы передачи энергии.
• Универсальная необратимость природных процессов.
• Наличие адиабатических ограждений.
• Наличие стен, проницаемых только для тепла.

Аксиоматические представления этого потока мышления немного различаются, но они намерены избегать понятий тепла и температуры в своих аксиомах. Для этого потока мышления важно, чтобы тепло не считалось измеримым калориметрическим методом. Для этого потока мышления важно, чтобы для спецификации термодинамического состояния тела или замкнутой системы, помимо переменных состояния, называемых переменными деформации, существовала ровно одна дополнительная переменная состояния с действительным числом, называемая переменная без деформации, хотя ее не следует аксиоматически рассматривать как эмпирическую температуру, даже если она удовлетворяет критериям для одного.

Расчеты диатермальной стены

Как упоминалось выше, диатермальная стенка может передавать энергию в виде тепла за счет теплопроводности, но не материя. Стена диатермы может двигаться и, таким образом, быть частью передачи энергии в качестве работы. Среди стен, непроницаемых для вещества, диатермальные и адиабатические стены противоположны.

В отношении излучения могут быть полезны некоторые дополнительные комментарии.

В классической термодинамике не рассматривается одностороннее излучение от одной системы к другой. Двустороннее излучение между двумя системами - один из двух механизмов передачи энергии в виде тепла. Это может происходить в вакууме, когда две системы отделены от промежуточного вакуума стенками, проницаемыми только для излучения; такое расположение соответствует определению диатермической стены. Баланс передачи излучения - это передача тепла.

В термодинамике не обязательно, чтобы радиационная передача тепла происходила как от чистого излучения черного тела, так и от некогерентного излучения. Конечно, излучение черного тела некогерентно. Таким образом, лазерное излучение учитывается в термодинамике как односторонний компонент двустороннего излучения, то есть передачи тепла. Кроме того, по принципу [взаимности Гельмгольца] целевая система излучает в систему лазерного источника, хотя, конечно, относительно слабо по сравнению с лазерным светом. Согласно Планку, некогерентный монохроматический луч света передает энтропию и имеет температуру.^[13] Для того, чтобы перевод квалифицировался как работа, он должен быть обратимым в окружающей среде, например, в концепции обратимого рабочего резервуара. Лазерный свет не обратим в окружающей среде и, следовательно, является компонентом передачи энергии в виде тепла, а не работы.

В теории переноса излучения рассматривается одностороннее излучение. Для расследования Закон Кирхгофа теплового излучения понятия поглощающая способность и излучательная способность необходимы, и они основаны на идее одностороннего излучения. Эти вещи важны для изучения Коэффициенты Эйнштейна, который частично опирается на понятие термодинамическое равновесие.

Для термодинамического потока мышления понятие эмпирической температуры согласованно предполагается в понятии теплопередачи для определения адиабатической стенки.^[7]

Для механического потока мышления важно точное определение стен.

В изложении Каратеодори важно, чтобы определение адиабатической стенки никоим образом не зависело от понятий тепла или температуры.^[1] Это достигается тщательной формулировкой и ссылкой на передачу энергии только как на работу. Бухдал так же осторожен.^[11] Тем не менее Каратеодори явно постулирует существование стен, которые проницаемы только для тепла, то есть непроницаемы для работы и материи, но все же проницаемы для энергии каким-то неопределенным образом; их называют диатермическими стенками. Можно простить вывод из этого, что тепло представляет собой энергию, передаваемую через стены, проницаемые только для тепла, и что они, как признается, существуют без обозначения постулируемых примитивов.

Таким образом, механический поток мышления рассматривает свойство адиабатической оболочки не допускать передачи тепла через себя как вывод из аксиом Каратеодори термодинамики, и рассматривает перенос как тепло как остаточное, а не первичное понятие.

Рекомендации

Библиография