Презентация Теплопроводность. Дифференциальное уравнение теплопроводности онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Теплопроводность. Дифференциальное уравнение теплопроводности абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 71 слайд. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Физика » Теплопроводность. Дифференциальное уравнение теплопроводности
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:71 слайд
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:946.75 kB
- Просмотров:123
- Скачиваний:1
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№40 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Переход теплоты в энергию излучения в телах связан с внутриатомными процессами, обусловленными темпера-турными влияниями. Энергия излучения тела может поглощаться другими телами и вновь трансформироваться в теплоту.
Различают монохроматическое (спектральное) и интегральное излучения.
Спектральным называется излучение в узком интервале длин волн от до + d. Все описывающие его величины относятся к интервалу длин волн d (или частот d) и обозначаются индексом (или ).
Интегральным называется суммарное излучение во всем интервале длин волн от = 0 до = .
№41 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Абсолютно черное тело - это тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение, независимо от направления его распространения, спектрального состава и состояния поляризации.
Излучение, испускаемое в любом направлении, характеризуется интенсивностью излучения.
Спектральная интенсивность изучения (рисунок 3.1) определяется как энергия излучения, испускаемая в единицу времени, в единице узкого интервала волн d, включающего длину волны , единицей площади проекции элемента поверхности dАр, перпендикулярной направлению (, Θ), в единице элементарного телесного угла d, осью которого является выбранное направление (, Θ).
Здесь , Θ соответственно, полярный и азимутальный углы. Угловое положение Θ=0 произвольное.
№43 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Спектральная и интегральная интенсивности излучения абсолютно черного тела связаны между собой интегральным соотношением:
Здесь индексы:
′ – величина, имеющая направление;
в – абсолютно черное тело.
Энергия излучения, испускаемая единицей площади элемента абсолютно черной поверхности dA в единицу времени, в единице бесконечно малого интервала длин волн d, включающего длину волны , в единицу элементарного телесного угла dω, осью которого является направление (, Θ), называется направленной спектральной силой излучения абсолютно черной поверхности е'(, β, Θ).
№44 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Для абсолютно черной поверхности:
Данное уравнение известно как закон Ламберта. Поверхности, излучающие по закону Ламберта, называются идеально диффузными поверхностями.
Для абсолютно черного тела:
Энергия излучения в телесном угле, ограниченном пределами β1 и β2, а также Θ1 и Θ2, равна:
№45 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Закон спектрального распределения поверхностной плотности потока излучения Планка (излучение в вакууме) определяется выражением:
где С1 и С2 – постоянные: С1= hс02 = 0,5954410-16 Втм2,
h – постоянная Планка, h = 6,62610-34 Джс,
с0 – скорость распространения электромагнитного излучения в
вакууме, с0 =2,9979108 м/с; ,
к – постоянная Больцмана, к = 1,3810-23Дж/К;
Т – температура тела.
№46 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Излучение абсолютно черного тела
Длина волны max, которой соответствует максимум поверхностной плотности потока излучаемой энергии ев(), определяется законом смещения Вина:
где С3 –постоянная, С3 = 2,897810-3 мК
Полусферическая интегральная поверхностная плотность потока излучения равна:
Это соотношение известно как закон Стефана-Больцмана,
σ = 5,669310-8 Вт/м2К4 (расчетное значение)
№47 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Степенью черноты называется отношение энергии, излучаемой телом при температуре Т, к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Излучательная способность тела зависит от температуры тела, длины волны, которой соответствует испускаемое излучение, и угла, под которым испускается излучение.
Попадая на какие либо тела, тепловое излучение может отражаться, поглощаться или пропускаться этими телами. Падающее излучение имеет свойства, присущие излучению источника. Отношения энергий поглощенного, отраженного и пропущенного телом излучения к энергии падающего на тело излучения называются, соответственно, поглощательной (), отражательной () и пропускательной (d) способностями.
№48 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Для спектрального и интегрального излучений различают направленные и полусферические степени черноты и поглощательные способности, двунаправленные, полусферические, направленно-полусферические и полусферически-направленные отражательные способности.
Закон Кирхгофа устанавливает связь между способностями тела излучать и поглощать энергию:
№49 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Нечерными называются тела, коэффициенты поглощения которых менее 1. Все нечерные тела могут быть разделены по характеру спектра излучения на серые тела и тела с селективным излучением.
Серым называется тело, которое поглощает одну и ту же долю падающего на него излучения во всем интервале длин волн. Серые тела обладают сплошным спектром излучения, подобным спектру излучения абсолютно черного тела, а их поглощательная способность во всем интервале длин волн в одинаковое число раз меньше, чем у абсолютно черного тела.
В отличие от серых тел, тела с селективным излучением могут излучать и поглощать энергию лишь в определенных, характерных для каждого тела областях спектра.
№50 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Равновесная температура
Общим критерием, определяющим свойства данной селективной поверхности, является отношение направленной интегральной поглощательной способности поверхности (, , Т), подвергаемой воздействию падающего солнечного излучения, к полусферической интегральной степени черноты этой поверхности (Т).
№51 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Равновесная температура
Отношение / для падающего солнечного излучения является критерием, определяющим теоретическую максимальную температуру, которая может быть достигнута некоторой изолированной от других воздействий поверхностью при падении на нее солнечного излучения:
где Травн – достигнутая равновесная температура;
qi = 1394 Вт/м2 – поверхностная плотность потока солнечного
излучения;
- угол падения солнечного излучения.
№52 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Доля энергии излучения, испускаемого одной поверхностью и достигающего другой поверхности, определяется как угловой коэффициент между двумя поверхностями и зависит от геометрической ориентации поверхностей относительно друг друга.
№53 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Определение радиационных свойств нечерных поверхностей
Угловые коэффициенты для расчета теплообмена между двумя элементарными площадками dA1 и dA2, между элементарной площадкой dA1 и поверхностью конечных размеров А2, между двумя поверхностями конечных размеров А1 и А2 определяются, соответственно, соотношениями:
№56 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Ослабление излучения
Согласно закону Бугера (рисунок 3.4):
где S – толщина слоя вещества;
i’ (S) – интенсивность излучения в точке S;
i’(0) – интенсивность падающего на слой вещества излучения;
k (S*) – коэффициент ослабления в точке S*= S,
Т.е. интенсивность монохроматического излучения вдоль некоторого направления экспоненциально уменьшается при распространении излучения в поглощающей и рассеивающей средах; показатель экспоненты равен интегралу от местного коэффициента ослабления по всей длине пути, пройденной излучением.
№57 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Ослабление излучения
При расчете потока излучения между объемом газа и черной граничной поверхностью А (рисунок 3.5) используется соотношение:
где qi – плотность интегрального потока излучения;
g – интегральная степень черноты газа;
Tg – температура газа.
№58 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Ослабление излучения
Средняя длина пути луча представляет собой радиус такой полусферы, плотность потока падающего излучения которой к центру ее основания равна средней плотности потока излучения, падающего на рассматриваемый элемент поверхности от реального объема газа.
Для смеси газов интегральная степень черноты подсчитывается с учетом величины , учитывающей уменьшение степени черноты вследствие перекрывания спектральных полос поглощения составляющих газов.
№59 слайд
Содержание слайда: Пример решения задачи
Задача
Абсолютно черное тело при Т = 1110К излучает в космосе.
а) Каково отношение спектральных интенсивностей излучения абсолютно черного тела при 1= 1 мкм и 2 = 5 мкм?
б) Какая доля полусферической поверхностной плотности потока излучения приходится на область от 1 до 5 мкм?
в) Какой длине волны соответствует максимум в спектре излучения этого абсолютно черного тела?
г) Какова плотность потока излучения (кВт/м2), испускаемого этим телом в диапазоне 1 5 мкм?
№62 слайд
Содержание слайда: Пример решения задачи
Решение
б) Решения, которые могут быть получены путем непосредственного интегрирования интегралов F0 -T, не рассматриваем.
Решение с использованием таблиц значений F0 -T :
1Т = 1 1110 мкм К = 1110 мкм К = 0,11110-2 м К;
2Т = 5 1110 мкм К = 5550 мкм К = 0,55510-2 м К;
F0 -2T = F0 – 0,555 10-2 =0,69655;
F0 -1T = F0 – 0,111 10-2 = 0,00101;
F2 -1 = F0 -2T F0 -1T = 0,69655 0,00101=0,69554 0,696.
№65 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Процессы теплопроводности, когда поле температуры в теле изменяется не только в пространстве, но и во времени, называются нестационарными.
Среди практических задач нестационарной теплопроводности важное значение имеют две группы процессов:
а) тело стремится к тепловому равновесию;
б) температура тела претерпевает периодические изменения.
К первой группе относятся процессы нагрева или охлаждения тел, помещенных в среду с заданным тепловым состоянием.
Ко второй группе относятся процессы в периодически действующих подогревателях.
№66 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
В условиях передачи тепла через стенку при внезапном изменении температуры одного из теплоносителей не все тепло будет передаваться через стенку: часть его уйдет на изменение внутренней энергии самой стенки (ее температуры), и только при наступлении стационарного процесса все тепло будет передаваться через стенку от одной жидкости к другой.
При внесении тела в среду с постоянной температурой по мере нагрева (охлаждения тела) температура в каждой точке тела будет асимптотически приближаться по времени к температуре окружающей среды.
№67 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Эти примеры указывают на то, что нестационарные тепловые процессы всегда связаны с изменением внутренней энергии или энтальпии вещества. Так как скорость изменения энтальпии прямо пропорциональна способности материала проводить тепло (т.е. коэффициенту теплопроводности λ) и обратно пропорциональна его аккумулирующей способности (т.е. объемной теплоемкости сρ ), то в целом скорость теплового процесса при нестационарном режиме теплопроводности определяется значением коэффициента температуропроводности :
который здесь имеет такое же важное значение, как и коэффициент теплопроводности при стационарном режиме распространения тепла.
№68 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
Для решения задач. относящихся к процессам, в которых тело стремится к тепловому равновесию, применяются следующие дифференциальные уравнения:
для полуограниченного тела и неограниченной плоской пластины:
для неограниченного цилиндра:
для шара:
№69 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
В вышеприведенных выражениях:
t – температура тела,
x, r – координаты распространения тепла,
τ – время процесса.
Относительно решения задач нестационарной теплопроводности следует отметить, что после выбора тепловой схемы задачи и назначения начальных и граничных условий требуемая задача может быть решена аналитически (или графически ) по предложенным выражениям.
№70 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
В полученных решениях критерий Фурье представляет собой относительное безразмерное время процесса.
В нем сопоставлено текущее время τ и группа величин , имеющая размерность времени и характеризующая скорость перестройки температурного поля в теле.
Отношение является безразмерной координатой.
№71 слайд
Содержание слайда: Основные термодинамические сведения
В задачах с граничными условиями третьего рода, кроме Fo и , добавляется еще одна независимая переменная – критерий Био :
Здесь –коэффициент теплообмена внешней среды и тела,
λ коэффициент теплопроводности тела,
h – определяющий размер тела: для пластины толщина, для
полуограниченного тела – глубина и т.д.
Критерий Вi можно представить, как отношение внутреннего и внешнего тепловых сопротивлений:
Скачать все slide презентации Теплопроводность. Дифференциальное уравнение теплопроводности одним архивом:
-
Дифференциальное уравнение энергии трехмерной нестационарной теплопроводности твердых тел
-
Теплопроводность в природе и технике
-
Теплопроводность
-
Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение Подготовка к ГИА
-
По физике "Что такое теплопередача и теплопроводность?" - скачать
-
По физике Теплопроводность
-
По физике Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение Подготовка к ГИА
-
Теплопроводность
-
РАЗДЕЛ 2. Основы теплообмена. Тема 11. Основные понятия и определения, теплопроводность. 11. 1. ВИДЫ ТЕПЛООБМЕНА И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТ
-
Скачать презентацию Теплопроводность