原创物理学中的热量是什么 – 热量 – 定义

亿脉 · 发表于海洋院校 2022-11-19 18:50:36

原标题：物理学中的热量是什么 – 热量 – 定义

热量是由于温差而自发地从一个物体流向另一个物体的能量。物理学中的热量 – 热量的定义

热的定义

虽然内能是指物体内所有分子的总能量，但热量是由于温差而自发地从一个物体流向另一个物体的能量。热量是能量的一种形式，但它是运输中的能量。热量不是系统的属性。然而，由于温差，作为热量的能量传递发生在分子水平上。

考虑一块高温下的金属块，它由围绕其平均位置强烈振荡的原子组成。在低温下，原子继续振荡，但强度较小。如果将较热的金属块与较冷的块接触，则较热块边缘的强烈振荡原子将其动能释放到冷块边缘的振荡较小的原子。在这种情况下，这两个块之间有能量传递，并且通过这种随机振动从较热的块流向较冷的块。

微观尺度的热能

通常，当两个物体进入热接触时，热量将在它们之间流动，直到它们彼此达到平衡。当确实存在温差时，热量会自发地从较热的系统流向较冷的系统。传热通过传导或热辐射发生。当热量流动停止时，它们被称为处于相同的温度。然后说它们处于热平衡状态。

与工作一样，传递的热量取决于路径，而不仅仅是系统的初始和最终条件。实际上有很多方法可以将气体从状态i带到状态f。

此外，与工作一样，重要的是要区分从周围环境添加到系统的热量和从系统到周围环境的热量。Q 对于添加到系统的热量为正，因此如果热量离开系统，则 Q 为负。因为方程中的W是系统完成的功，那么如果在系统上完成功，W将为负，E整型将增加。

符号q有时用于表示每单位质量添加到系统中或从系统中移除的热量。它等于添加或去除的总热量（Q）除以质量（m）。

区分温度、热量和内部能量

使用动力学理论，可以清楚地区分这三种性质。

温度与材料分子的动能有关。它是单个分子的平均动能。内能是指物体内所有分子的总能量。这是一个广泛的性质，因此当两个等质量的钢锭可能具有相同的温度时，但其中两个具有两倍于一个的内部能量。最后，热量是由于温差而自发地从一个物体流向另一个物体的能量。

当确实存在温差时，必须添加热量，热量自发地从较热的系统流向较冷的系统。因此，如果将一个5公斤的钢立方体放在100°C时与一个500公斤的钢立方体在20°C下接触，热量就会从300°C的立方体流向20°C的立方体，即使20°C立方体的内能要大得多，因为它的数量要多得多。

一个特别重要的概念是热力学平衡。通常，当两个物体进入热接触时，热量将在它们之间流动，直到它们彼此达到平衡。

微观尺度的热能

示例 – 水在大气压下蒸发

计算在大气压（p = 1.0133 bar）和100°C温度下蒸发1公斤水所需的热量。

溶液：

由于这些参数对应于饱和液态，因此只需要1公斤水的汽化潜热。从蒸汽表中，汽化潜热为L = 2257 kJ / kg。因此，所需的热量等于：

ΔH = 2257 千焦

注意，初始比焓 h1= 419 kJ/kg，而最终比焓将为 h2= 2676 千焦/千克。低压干蒸汽的比焓与高压干蒸汽的比焓非常相似，尽管它们具有不同的温度。

示例 – 高压下水的蒸发

计算在6 MPa（p = 60 bar）的压力和275.6°C（饱和温度）的温度下蒸发1 kg给水所需的热量。

溶液：

由于这些参数对应于饱和液态，因此只需要1公斤水的汽化潜热。从蒸汽表中，汽化潜热为L = 1571 kJ / kg。因此，所需的热量等于：

ΔH = 1571 千焦

注意，初始比焓 h1= 1214 kJ/kg，而最终比焓将为 h2= 2785 千焦/千克。

引用：

传热：

传热和传质基础，第7版。Theodore L. Bergman， Adrienne S. Lavine， Frank P. Incropera.John Wiley & Sons， Incorporated， 2011.国际书号：9781118137253。传热和传质。尤努斯·森格尔。麦格劳-希尔教育， 2011.书号：9780071077866。传热和传质的基础知识。C. P. 科坦达拉曼.新时代国际，2006年，国际标准书号：9788122417722。美国能源部，热力学，传热和流体流动。美国能源部基础知识手册，第 2 卷，共 3 卷。2016 年 5 月。

核与反应堆物理：

J. R. Lamarsh，《核反应堆理论导论》，第2版，Addison-Wesley，Reading，MA（1983年）。 J. R. Lamarsh， A. J. Baratta， Introduction to Nuclear Engineering， 3d ed.， Prentice-Hall， 2001， ISBN： 0-201-82498-1. W. M. Stacey， Nuclear Reactor Physics， John Wiley & Sons， 2001， ISBN： 0- 471-39127-1. 格拉斯托内，塞松斯克。核反应堆工程：反应堆系统工程，施普林格;第4版，1994年，ISBN：978-0412985317 威廉姆斯。核与粒子物理。克拉伦登出版社;1版， 1991， ISBN： 978-0198520467 G.R.Keepin.核动力学物理学。Addison-Wesley Pub. Co;第一版，1965年罗伯特·里德·伯恩，《核反应堆运行导论》，1988年。美国能源部，核物理和反应堆理论。美国能源部基础知识手册，第1卷和第2卷。一月 1993. 保罗·罗伊斯，中子物理学。EDP科学， 2008.ISBN： 978-2759800414.

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