Выделение - джоулевая теплота
Cтраница 3
Коэффициент поглощения для металлов имеет большие значения ( примерно 103 - 105 см -) и поэтому металлы являются непрозрачными для света. В металлах из-за наличия свободных электронов, движущихся под действием электрического поля световой волны, возникают быстро-переменные токи, сопровождающиеся выделением джоулевой теплоты. Поэтому энергия световой волны быстро уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию металла. Чем выше проводимость металла, тем сильнее в нем поглощение света. [31]
При медленном изотермическом изменении расположения тел и контуров с током суммарная работа внешних сил и источников тока идет на изменение энергии магнитного поля и на выделение джоулевой теплоты. При этом работа внешних сил над каждым телом равна работе сил, действующих на тело со стороны магнитного поля. Если токи поддерживаются постоянными, то надо учитывать только дополнительную работу источников против ЭДС индукции, а работа исходной ЭДС равна выделяющейся теплоте, и в законе сохранения энергии они сокращаются. [32]
Необходимо отметить, что уравнения ( 20), ( 21) и ( 22), впервые выведенные Томсоном, получены без учета необратимых процессов. Однако более точные исследования, выполненные рядом ученых, показывают справедливость полученных зависимостей, которые и в случаях, когда термоэлектрические эффекты сопровождаются необратимыми процессами теплопроводности и выделения Джоулевой теплоты, дают хорошее совпадение с экспериментальными данными. [33]
Формула (152.2) показывает, что мощность, выделяемая в цепи переменного тока, в общем случае зависит не только от силы тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними. Если cos ф имеет значения, существенно меньшие единицы, то для передачи заданной мощности при данном напряжении генератора нужно увеличивать силу тока /, что приведет либо к выделению джоулевой теплоты, либо потребует увеличения сечения проводов, что повышает стоимость линий электропередачи. [34]
Необходимость существования эффекта Пельтье вытекает из следующих соображений. При равенстве температур спаев в замкнутой цепи ( рис. 113) термоток отсутствует. Этот термоток в цепи совершает работу, например, на выделение джоулевой теплоты. Если осуществляется стационарный режим, то подводимая к этому переходу теплота при неизменной температуре превращается в другие формы энергии в цепи тока. Это означает, что проходящий через переход ток уносит из перехода энергию, сообщаемую ему в форме теплоты, т.е. охлаждает переход. [35]
Заметим, что токи / с и I L в отдельных ветвях цепи могут значительно превосходить ток в проводящих проводах. Такая ситуация носит название резонанса токов. При этом, как и в последовательной ЯЬС-цепи при резонансе напряжений, происходит обмен энергией между электрическим и магнитным полями, сосредоточенными в емкости и индуктивности, а источник питания только компенсирует потери энергии за счет выделения джоулевой теплоты на сопротивлении R. Если сопротивление R вообще убрать из цепи ( R -), то энергетические потери в такой идеализированной схеме отсутствуют и ток в подводящих проводах равен нулю, хотя в контуре, состоящем из L и С, ток может быть сколь угодно большим. В этом случае на резонансной частоте ш l / LC полное реактивное сопротивление контура неограниченно возрастает. [36]
Если под общим обозначением М понимать энергию в какой-либо ее форме, то равенство ( 1) соответствует закону сохранения этой формы энергии. При этом в понятие входящего количества данной формы энергии включаются процессы превращения других форм энергии в рассматриваемую форму. Так, например, во многих процессах, которые описываются в последующих главах, существенным является закон сохранения теплоты ( Q), при этом правая часть равенства ( 1) в общем случае должна включать в себя не только теплоту ( QBX), которая входит в рассматриваемый объем через его поверхность, но и теплоту, которая может выделяться внутри объема в результате экзотермических реакций или превращения в теплоту механической энергии вследствие работы против сил трения, за счет выделения джоулевой теплоты электрического тока или теплоты, выделяющейся при конденсации паров. [37]
 |
Калориметрические вставки для исследования местной теплоотдачи по методу регулярного теплового режима. [38] |
Тепловые потери ( или теплопритоки) возникают в результате теплообмена между опытным участком и окружающей его средой. При электрическом обогреве тепловые потери складываются из потерь путем теплопроводности по токопроводя-щим шинам ( проводам) и потерь от опытного участка в окружающую среду путем конвекции и теплового излучения. Порядок потерь оценивается расчетом по формулам теплопроводности для охлаждаемого стержня, а также для свободной конвекции и теплового излучения применительно к конструкции теплового участка. Тепловые потери по шинам устраняются с помощью охранных электрических нагревателей, располагаемых на шинах, а теплопритоки ( в частности, от выделения джоулевой теплоты в шинах) - путем охлаждения участков шин. Отсутствие потерь ( или теплопри-токов) контролируется по показаниям термоэлектрических преобразователей, при этом участок шины используется в качестве тепломера. [39]
Формула (152.2) показывает, что мощность, выделяемая в цепи переменного тока, в общем случае зависит не только от силы тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними. Если в цепи реактивное сопротивление отсутствует, то cosip l и РШ. Если цепь содержит только реактивное сопротивление ( Л 0), то cosp 0 и средняя мощность равна нулю, какими бы большими ни были ток и напряжение. Если cos p имеет значения, существенно меньшие единицы, то для передачи заданной мощности при данном напряжении генератора нужно увеличивать силу тока /, что приведет либо к выделению джоулевой теплоты, либо потребует увеличения сечения проводов, что повышает стоимость линий электропередачи. [40]
Предположим, что процесс зарядки конденсатора происходит изотермически. Когда диэлектрическая проницаемость е убывает с ростом температуры ( т.е. dz / dT 0), запасаемая конденсатором зависящая от q энергия меньше работы внешних сил. Это означает, что в процессе адиабатической зарядки температура конденсатора будет повышаться, а при разрядке - понижаться. Поэтому такой эффект может наблюдаться лишь тогда, когда необратимым выделением джоулевой теплоты в веществе можно пренебречь. [41]
Благодаря скин-эффекту на высоких частотах джоулева теплота выделяется преимущественно в поверхностном слое. Это позволяет раскалить проводник в тонком поверхностном слое без существенного изменения температуры внутренних областей. Это явление используется в важном с технологической точки зрения методе закалки металлов в промышленности. Изложенный механизм возникновения скин-эффекта предполагает, что при своем движении электрон непрерывно теряет энергию на преодоление омического сопротивления проводника, в результате чего происходит выделение джоулевой теплоты. Ясно, что такая идеализация возможна лишь в том случае, когда движение электронов происходит в областях, линейные размеры которых много больше средней длины свободного пробега электрона между столкновениями с атомами вещества. Поэтому изложенная теория справедлива лишь при условии, что толщина скин-слоя много больше средней длины свободного движения электронов. Такое соотношение между ними соблюдается в весьма широких пределах. Например, даже при частоте 10 ГГц и температуре 300 К толщина скин-слоя в меди равна примерно 1 мкм, а длина свободного пробега составляет около 0 01 мкм. Однако при очень низкой температуре ситуация резко меняется, поскольку проводимость сильно повышается, а следовательно, увеличивается длина свободного пробега и уменьшается толщина скин-слоя. Например, при температуре жидкого гелия ( 4 2 К) проводимость чистой меди увеличивается приблизительно в 104 раз. Это приводит к увеличению средней длины свободного пробега электронов в 104 раз и уменьшению толщины скин-слоя в ] / 104 102 раз. Таким образом, длина свободного пробега и толщина скин-слоя становятся соответственно равными 100 и 0 01 мкм. При этих условиях механизм, приводящий к образованию скин-эффекта, уже не действует. Эффективная толщина слоя, в котором сосредоточен ток, изменяется. Такое явление называется аномальным скин-эффектом. [42]
Уравнение ( 6) называется формулой Саха. Формула Саха основывается на предположении термодинамического равновесия между атомами, ионами и электронами. Это предположение не всегда оправдывается, так как в большинстве случаев температура электронов не равна температуре ионов и атомов. Температура электронов и ионов будет заметно различаться, если в одной из частей смеси ( электронной или ионной) выделяется теплоты значительно больше, чем в другой. Так, выделение теплоты вследствие действия сил трения ( например, при движении с трением в ударных волнах) происходит в основном в ионной составляющей, а выделение джоулевой теплоты - в электронной составляющей. [43]
Он создается при относительном движении раствора и кристалла. В этом режиме скорость движения раствора в гидродинамическом слое увеличивается от нуля на поверхности кристалла до максимального значения на границе слоя. Скоростью движения раствора управляют, добиваясь значительного ее увеличения по сравнению со скоростью движения в режиме свободной конвекции. Таким путем можно увеличивать скорость роста граней, однако не беспредельно. Следует заметить, что при вращении крупного кристалла в сравнительно небольшом объеме раствора жидкость вовлекается в круговое движение. В этом случае увеличение частоты вращения кристалла начиная с некоторого ее значения уже не приводит к увеличению скорости роста, хотя кинетически-лимитируемая область процесса и не достигнута. Второй причиной прекращения возрастания скорости роста ( а затем даже ее снижения) является растущее выделение джоулевой теплоты при трении, сопровождающем вращение. [44]
Страницы: 1 2 3