10806

Тепловые поля. Уравнение теплопроводности в твердых телах

Домашняя работа

Физика

Тепловые поля. Уравнение теплопроводности в твердых телах. Теплопроводность представляет собой процесс распространения энергии между частицами тела находящимися друг с другом в соприкосновении и имеющими различные температуры. Рассмотрим нагрев какоголибо одноро...

Русский

2013-04-02

90.12 KB

7 чел.

Тепловые поля. Уравнение теплопроводности в твердых телах.

Теплопроводность представляет собой процесс распространения энергии между частицами тела, находящимися друг с другом в соприкосновении и имеющими различные температуры.

Рассмотрим нагрев какого-либо однородного и изотропного тела. При нагреве такого тела температура его в различных точках изменяется во времени и теплота распространяется от точек с более высокой температурой к точкам с более низкой. Из этого следует, что в общем случае процесс передачи теплоты теплопроводностью в твердом теле сопровождается изменением температуры T как в пространстве, так и во времени:

,

Эта функция определяет температурное поле в рассматриваемом теле. В математической физике температурным полем называют совокупность значений температуры в данный момент времени для всех точек изучаемого пространства, в котором протекает процесс.

Рассмотрим две близкие изотермические поверхности с температурами T1 и T2 (рис. 1). T1 < T2.

Рис. 1.

Перемещаясь из какой либо точки А, можно обнаружить, что интенсивность изменения температуры по различным направлениям неодинакова. Если перемещаться по изотермической поверхности, то изменения температуры не обнаружим. Если же перемещаться вдоль какого-либо направления А1, А2, А3, то наблюдаем изменение температуры. Наибольшая разность температур на единицу длины будет в направлении нормали к изотермической поверхности(А2). Предел отношения изменения температуры к расстоянию между изотермами , когда стремится к нулю, называют градиентом температуры: .

- первый закон Фурье.

«» – величина направлена от низких температур к высоким,

- коэффициент теплопроводности,

- плотность потока энергии.

 .

  - тепловое сопротивление.

- толщина отрезка, через который идет тепловой поток.

  1.  Вывод уравнения теплопроводности (второй закон Фурье).

Рис. 2.

T1>T2

-  мощность тепла, протекающего через площадку в единицу времени.

- все количество тепла, которое через всю замкнутую поверхность вытекло из объема наружу за время .

,

,

,   

- количество тепла, которое вытекает из объема.

- плотность источников тепла.

- количество источников тепла в единице объема.

- количество тепла, которое производится источниками тепла, внутри объема за время от до .

- удельная теплоемкость.

- количество тепла, которое осталось внутри за счет, которого увеличивается температура тела.

- количество тепла, которой будет затрачено на нагрев элемента объема .

 - уравнение равновесия.

,

- скорость изменения температуры.

- уравнение теплопроводности.

Если , то отсутствуют источники тепла внутри исследуемого объема.

- второй закон Фурье.

- коэффициент температуропроводности.

При двухмерном пространстве (x, y) – процессы в тонких пленках:

.

При одномерном пространстве (x) – длинный стержень:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

650. Доказательства, собранные адвокатом и их правовое значение 120.5 KB
  Общие положения о доказательствах в арбитражном процессе. Понятие и предмет судебного доказывания. Относимость и допустимость доказательств. Письменные и вещественные доказательства. Заключение эксперта.
651. Применение аудио и видеотехнологий в правоохранительной деятельности 130 KB
  Обработка аудиоинформации. Аналого-цифровое преобразование. Технологии звукового синтеза. Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов. Программные средства записи-воспроизведения звука.
652. Основы телекоммуникационных технологий и локальные сети в профессиональной деятельности 122.5 KB
  Назначение, компоненты и общая структура компьютерной сети. Современные коммуникационные технологии. Сети интегрального обслуживания. Проводные системы связи. Малогабаритные радиочастотные, инфракрасные и микроволновые системы. Национальные в международные компьютерные сети.
653. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭС 334.5 KB
  Принцип работы ЦАП. Импульсный источник питания. Выходной выпрямитель и стабилизатор. Определение основных параметров четырехполюсника. Расчет допусков на входное и выходное сопротивление и коэффициент передачи четырехполюсника.
654. Расчет погонной массы груза, тягового органа и движущих частей конвейера 136 KB
  Нормативные значения расчетных величин. Основные параметры рабочего органа. Расчет погонной массы груза, тягового органа и движущих частей конвейера. Расчет тягового органа на прочность. Основные размеры тягового органа. Кинематический расчет. Выбор элемента передач.
655. Философия жизни и феноменология 130.5 KB
  Иррационализм А. Шопенгауэра. Мир как воля и представление. Философия жизни Ф. Ницше. Понятие жизнь и воля к власти. Иррационализм Ницше в теории познания. Представление о сверхчеловеке. Критика Ницше христианства. Интуитивизм и творческая эволюция А. Бергсона. Феноменология Э. Гуссерля. Разработка Гуссерлем онтологической и гносеологической проблематики. Понятие жизненного мира.
656. Статистическая проверка непараметрических гипотез 78 KB
  Нулевой непараметрической гипотезой называется гипотеза относительно общего вида функции распределения. К первой группе относятся критерии согласия, с помощью которых проверяются нулевые гипотезы относительно общего вида функции распределения.
657. Исследование линейной цепи с обратной связью 39 KB
  Экспериментально исследовать влияние обратной связи на частотные характеристики линейной цепи, а также устойчивость линейной цепи с обратной связью.
658. Проектирование широкополосного усилительного устройства 643.5 KB
  Структурная схема усилителя. Выбор рабочей точки и расчет параметров транзистора. Расчет входного усилительного каскада. Методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов