Bài giảng Nhiệt động học: Chương 7 - Nguyễn Thế Lương

Bài giảng Nhiệt động học - Chương 7: Dẫn nhiệt, cung cấp cho người học những kiến thức như: Những khái niệm cơ bản về dẫn nhiệt; Phương trình vi phân dẫn nhiệt; Dẫn nhiệt ổn định khi không có nguồn nhiệt bên trong; Dẫn nhiệt ổn định khi có nguồn nhiệt bên trong;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhiệt động học: Chương 7 - Nguyễn Thế LươngPhần 2. Truyền nhiệt 1- Mục đích chung: nghiên cứu qui luật trao đổi nhiệt giữa các vật thể có nhiệt độ khác nhau- Mục đích cụ thể: tăng cường hoặc hạn chế trao đổi nhiệt giữa các vật- Nội dung cụ thể: tính lượng nhiệt trao đổi & trường nhiệt độ- Công cụ: ĐL 1 & 2 nhiệt động học• ĐL 1: xác định cân bằng NL• ĐL 2: xác định chiều hướng quá trìnhPhần 2. Truyền nhiệt 2- Các dạng truyền nhiệt:• Trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt• Trao đổi nhiệt bằng đối lưu• Trao đổi nhiệt bằng bức xạ- Là 3 nội dung chính- Nội dung thứ 4: truyền nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệtChương 7. Dẫn nhiệt 37.1 Những khái niệm cơ bản7.1.1 Dẫn nhiệt- QT trao đổi nhiệt do chênh lệch nhiệt độ khi tiếp xúc.- VD cảm giác nóng ở tay cầm chảo khi đun- Xảy ra trong chất rắn, lỏng, khí- Rắn: thuần dẫn nhiệt- Lỏng, khí: kèm đối lưu, bức xạ7.1.2 Trường nhiệt độChương 7. Dẫn nhiệt 4- Tập hợp giá trị nhiệt độ tại mỗi thời điểm trong không gian khảo sát- Tổng quát ? = ?(?, ?, ?, ?): trường không ổn định, 3 chiều- ? = ?(?, ?, ?): trường không ổn định, 2 chiều- ? = ?(?, ?): trường không ổn định, 1 chiều- ? = ?(?, ?, ?): trường ổn định, 3 chiều- ? = ?(?, ?): trường ổn định, 2 chiều- ? = ?(?): trường ổn định, 1 chiềuChương 7. Dẫn nhiệt 57.1.3 Mặt đẳng nhiệt- Mặt đẳng nhiệt (MĐN): Mặt chứa các điểm cùng nhiệt độ- Không cắt nhau- Khép kín hay kết thúc trên biên của vật khảo sát7.1.4 Gradien nhiệt độ- Xét 2 MĐN ? & ? + ∆?Chương 7. Dẫn nhiệt 6- ? chỉ thay đổi theo phương cắt MĐN- Biến thiên ? theo phương vuông góc MĐN là max- Gradien nhiệt độ: ∆? ?? ????? = lim = (?/?) (7-1) ∆?→0 ∆? ?? Vectơ vuông góc với MĐN Chiều dương theo ? tăngChương 7. Dẫn nhiệt 77.1.5 Mật độ dòng nhiệt và dòng nhiệt- Mật độ dòng nhiệt: lượng nhiệt truyền qua 1 đơn ? vị diện tích MĐN trong 1 đơn vị thời gian, ?( ) ?2- Dòng nhiệt: lượng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích F của MĐN trong 1 đơn vị thời gian, Q(?)- ?? = ???- ? = ‫??? ? ׬‬- Khi ? = ????? → ? = ??Chương 7. Dẫn nhiệt 87.1.6 Định luật Fourier về dẫn nhiệt ?? ? = −?????? = −? (?/?2 ) (7-2) ??7.1.7 Hệ số dẫn nhiệt- ? trong (7-2): hệ số dẫn nhiệt ? ?=− ?? (?/??) (7-3) ??- ? ∈:• Bản chất vật chất: ? ?ắ? > ? ?ỏ?? > ? ?ℎí• Nhiệt độ ? = ?0 (1 + ??)Chương 7. Dẫn nhiệt 9 ?0 : hệ số dẫn nhiệt ở 0 oC ?: hệ số thực nghiệm, ? >< 0• Độ ẩm và độ xốp (vật liệu xây dựng)- Vật liệu có ? ≤ 0,2 ?/?? : vật liệu cách nhiệt7.2 Phương trình vi phândẫn nhiệtChương 7. Dẫn nhiệt 10- Giả thiết:• Vật thể đồng chất, đẳng hướng• Các đại lượng vật lý = const• Không có nguồn nhiệt trong- Xét phân tố (PT) dx, dy, dz- Dòng nhiệt qua bề mặt Ghi chú: thay ?? ? và ????/1 đơn vị thời gian (7-2): ?? ?+?? trên hình vẽ tương ứng bằng ?? ?1 và ?? ?2 ??• Vào PT: ?? ?1 = −????? ??Chương 7. Dẫn nhiệt 11• Ra khỏi PT: ?? ?2 = ? ?? − ????? ?+ ?? ?? ??• Nhiệt tích lại PT theo phương z: ?? ? = ?? ?1 − ?? ?2 ?2 ? = ??????? 2 ??- Tương tự, theo phương x, y: ?2 ? ?? ? = ??????? 2 ??Chương 7. Dẫn nhiệt 12 ?2 ? ?? ? = ??????? 2 ??- Tổng lượng nhiệt tích trong phân tố: ?? = ?? ? + ?? ? + ?? ? = ?2 ? ?2 ? ?2 ? ??????? 2 + 2+ 2 ?? ?? ??- ĐL 1 NĐH: ?? = ?? của vật trong 1 đơn vị thời gian:Chương 7. Dẫn nhiệt 13 ?? ?? ?? = ???? = ???????? ?? ??- Cân bằng PT, biến đổi: ?2 ? ?2 ? ?2 ? ??• ??????? + + = ???????? (7-3’) ?? 2 ?? 2 ?? 2 ?? ?? ? ?2 ? ?2 ? ?2 ?• = + + ?? ?? ?? 2 ?? 2 ?? 2 ?• Gọi ? = : hệ số ...