So sánh truyền khối và truyền nhiệt năm 2024

Làm nóng 1 khối khí lý tưởng từ 50 độ C lên 80 độ C ở điều kiện ÁP SUẤT không đổi cần cung cấp năng lượng nhiều hơn ở điều kiện THỂ TÍCH không đổi, do năng lượng cần cung cấp để tăng nhiệt của khối khí lý tưởng ở điểu kiện:

  • Áp suất không đổi: ∆H= mcp∆T
  • Thể tích không đổi: ∆U= mcv∆T
  • cp > cv do khi áp suất không đổi khối khí phải giãn nở và cần thêm 1 phần năng lượng để thực hiện quá trình giãn nở này nên: cp = cv + R ∆H > ∆U

Câu 2:

 Năng lượng được truyền theo 2 cơ chế : truyền nhiệt Q và thực hiện công A (Work)

  • Truyền nhiệt : tương tác năng lượng có động lực là sự chênh lệch nhiệt độ
  • Thực hiện công : nếu không có động lực là chênh lệch nhiệt độ mà là sự dịch chuyển. Công thực hiện trên mỗi đơn vị thời gian là ông suất (kí hiệu P, đơn vị W, J/s)  So sánh truyền nhiệt & thực hiện công:
  • Thực hiện công : chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác và có sinh nhiệt
  • Truyền nhiệt : không thực hiện công, năng lượng không được chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác mà chỉ là quá trình truyền nhiệt năng từ vùng có nhiệt độ cao hơn sang vùng có nhiệt độ thấp hơn.

Câu 3:

  • Độ dẫn nhiệt (k): lượng nhiệt (J) truyền qua 1m 2 bề mặt vật liệu trong thời 1s khi chênh lệch nhiệt độ trên 1m chiều dài theo phương pháp tuyến của mặt đằng nhiệt là 1 độ. Đơn vị: W/m. độ
  • Độ dẫn nhiệt biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất, là thông số đặc trưng cho tính chất vật lý của vật chất. Nếu giá trị k cao thì dẫn nhiệt tốt, k thấp thì dẫn nhiệt kém hoặc cách nhiệt.

Câu 4:

  • Kim cương dẫn nhiệt tốt hơn bạc do ở nhiệt độ phòng : kkc = 2300(W/m ; kbạc= 429 (W/m)
  • Kim cương là loại đá quý duy nhất dẫn nhiệt tốt, thậm chí là cao nhất trong các chất ở nhiệt độ phòng do các nguyên tử liên kết chặt chẽ với nhau.

Câu 5 :

Độ dẫn nhiệt của chất khí và chất lỏng biến đổi theo nhiệt độ: Nhiệt độ là thước đo động năng của các hạt như các phân tử hoặc nguyên tử của một chất. Trong chất lỏng hoặc khí, động năng của các phân tử là do chuyển động tịnh tiến ngẫu nhiên của các phân tử, khi hai phân tử có động năng khác nhau va chạm, một phần năng lượng của phân tử chứa năng lượng lớn hơn (nhiệt độ cao hơn) được chuyển sang phân tử chứa ít năng lượng hơn (nhiệt độ thấp hơn). Nhiệt độ càng cao, các phân tử di chuyển càng nhanh và số lần va chạm như vậy càng cao và truyền nhiệt càng tốt.

Câu 6+7: Có 3 cơ chế truyền nhiệt:

Cơ chế Phân biệt Dẫn nhiệt - Sự truyền năng lượng từ các hạt có năng lượng cao hơn sang các hạt năng lượng thấp hơn trong vật chất do kết quả của sự tương tác giữa các hạt.

  • Sự dẫn điện có thể diễn ra trong chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí. Đối lưu - Truyền nhiệt xảy ra do sự chênh lệch nhiệt độ và sự chuyển dịch tương đối giữa dòng chất lỏng/ khí với bề mặt chất rắn. Nó có tác động kết hợp của dẫn nhiệt và chuyển động của dòng.
  • Xảy ra giữa một bề mặt rắn và chất lỏng/ khí lân cận đang chuyển động.
  • Chuyển động của chất lỏng, khí càng nhanh, truyền nhiệt đối lưu càng lớn. Bức xạ - Bức xạ là năng lượng phát ra từ vật chất dưới dạng sóng điện từ (hoặc photon) do sự thay đổi cấu hình

môi trường. thực tế là truyền nhiệt tạm thời

Truyền nhiệt 1 chiều Truyền nhiệt 2 chiều - Quá trình trao đổi nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo 2 hướng chính, thay đổi theo hướng thứ 3 không đáng kể Truyền nhiệt theo 2 hướng chính đó. - VD: phân bố nhiệt độ ổn định trong một thanh dài có tiết diện hình chữ nhật có thể được biểu thị bằng T (x, y) nếu sự thay đổi nhiệt độ theo hướng z (dọc theo thanh) không đáng kể và không thay đổi theo thời gian.

  • Quá trình trao đổi nhiệt mà nhiệt độ trong môi trường xét chỉ thay đổi theo một hướng, sự thay đổi nhiệt độ theo các hướng khác không đáng kể. Truyền nhiệt theo 1 hướng.
  • VD: truyền nhiệt qua kính của cửa sổ có thể được coi là một chiều do truyền nhiệt qua kính xảy ra chủ yếu theo một hướng( qua bề mặt kính), truyền nhiệt theo các hướng khác (từ một cạnh bên này sang bên kia và từ cạnh trên xuống dưới) là không đáng kể

Câu 11:

  • Nhiệt truyền : đại lượng vecto vì nó có phương hướng và độ lớn VD:  Quá trình truyền nhiệt từ tường nhà(nhiệt độ cao) vào không gian bên trong( nhiệt độ thấp) : nhiệt truyền có hướng từ tường vào bên trong và có độ lớn.
  • Nhiệt độ : đại lượng vô hướng vì nó có độ lớn nhưng không có phương hướng

 Nhiệt độ quả táo là 10◦C : có độ lớn là 10◦C nhưng không có phương hướng

Câu 12:

  • Truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức:  Quá trình trao đổi nhiệt thực hiện nhờ sự chuyển động cưỡng bức của chất lỏng hoặc khí.  Phân loại:  Đối lưu cưỡng bức bề mặt ngoài  Đối lưu cưỡng bức bề mặt trong
  • Truyền nhiệt đối lưu tự nhiên:  Quá trình trao đổi nhiệt thực hiện khi chất lỏng/ khí chuyển động tự nhiên do chênh lệch mật độ giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau.  Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng/ khí và độ chênh lệch nhiệt độ.  Phân loại:  Đối lưu tự nhiên trong khô gian vô hạn  Đối lưu tự nhiên trong không gian hữu hạn

Câu 13:

  • Đối lưu cưỡng bức bề mặt ngoài:

Câu 14:

  • Ý nghĩa của chuẩn số Pr:  Độ dày tương quan giữa lớp biên vận tốc và lớp biên nhiệt, đặc trưng cho hiện tượng truyền nhiệt trong lưu chất chuyển động.  Là tỷ lệ giữa độ khuếch tán động lượng và độ khuếch tán nhiệt.
  • Giá trị của chuẩn số Pr không phụ thuộc vào kiểu dòng chảy hay hình dạng của dòng chảy do:

Pr = ѵα =

Trong đó,

này.

  • Re < 2300

cản các chuyển động nhanh, hỗn loạn này.

  • Re > 10 4
  • Hệ số truyền nhiệt (h) của dòng chảy rối cao hơn dòng chảy tầng do:  h =. Nu  Nuchảy rối > Nuchảy tầng do Rechảy rối >Rechảy tầng

Câu 18:

Trong vùng phát triển hoàn toàn của dòng chảy trong ống tròn, cả profile vận tốc và profile nhiệt độ không thứ nguyên có kích thước không đổi theo hướng dòng chảy, do trong vùng này, dòng chảy được phát triển cả về mặt thủy động và nhiệt.

Câu 19:

  • Chiều dài lối vào thủy động lực của dòng chảy trong ống được xác định bởi:  Dòng chảy tầng: Lh = 0,05.Re Trong đó, Re: giá trị chuẩn số Reynolds D: đường kính ống tròn  Dòng chảy rối: Lh = 10D
  • Chiều dài lối vào của dòng chảy tầng lớn hơn của dòng chảy rối.

Câu 20:

  • Chiều dài lối vào vùng phát triển nhiệt của dòng chảy trong ống được xác định:  Dòng chảy tầng: Lt = 0,05.Re.D = Pr. Lh  Dòng chảy rối: Lt = Lh = 10D

Trong vùng mà dòng chảy phát triển hoàn toàn cả thủy động lực và nhiệt, tức profile vận tốc và nhiệt độ có kích thước không đổi theo hướng dòng chảy được gọi là vùng phát triển hoàn toàn của dòng chảy trong ống.