Вход

Физические причины инерции тепла

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 196568
Дата создания 16 июня 2017
Страниц 12
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 18:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
790руб.
КУПИТЬ

Описание

Заключение

Для материалов, тепловая инерция является важным свойством, которая определяет характер их поведения. Учет влияния явления тепловой инерции является ключевым во многих областях науки и техники.
Локализация или инерция тепла – это парадоксальное свойство процесса теплопроводности, которое проявляется на асимптотической стадии режима с обострением. Суть явления в том, что заключенное в какой-либо области среды тепло не сразу распространяется в соседние участки вещества.
Физическая сущность эффекта локализации тепла, таким образом, отражает своеобразную инерционность сильно нестационарных диффузионных процессов.
Инерция тепла может существовать лишь конечное время, однако локализация тепла дает возможность достижения любых температур и концентрации любого количества энергии в о ...

Содержание

Содержание

Введение 3
1. Инерция тепла 4
2. Задача эффективной локализации тепла и физические причины инерции тепла 8
Заключение 12
Список использованных источников и литературы 13


Введение

Введение

Теория теплопроводности, в настоящее время, является одним из наиболее обширных и изученных разделов математической физики и прикладной математики. Результаты ее сопоставляются с практикой и экспериментом.
История развития теории теплопроводности показывает мощь математического естествознания, основой которого является разработка и применение математических методов для решения задач. Полученные с помощью математики точные количественные результаты служат для совершенствования технологических процессов, создания новых уникальных аппаратов и устройств и зачастую позволяют обнаружить неизвестные ранее закономерности изучаемых явлений. Одним из таких открытий стал новый физический эффект, который называется инерция тепла.
Тепловой инерцией называется способность материала накапливат ь и возвращать тепло или холод. Подобное свойство материалов необходимо учитывать во многих областях деятельности человека.

Фрагмент работы для ознакомления

Наличие эффекта инерции тепла показывает, что существуют настолько вогнутые, пологие распределения, что тепло в течение конечного времени задерживается в начальной области. Таким образом, инерция тепла является внутренним свойством теплопроводной среды.Тепловая инерция может быть рассмотрена как тепловая активность или термическая активность материала. В то же время, тепловая инерция означает в определенном смысле противоположное, и даже парадоксальное, протекание процесса теплопроводности: при увеличении вклада энергии в среду она не распространяется в течение некоторого времени, а концентрируется или локализуется. Таким образом, тепловое воздействие на среду оказывается локализованным на определенном ее участке, в связи с чем, явление тепловой инерции зачастую называют локализацией тепла.Важным случаем для рассмотрения явления инерции тепла является случай, когда среда нагревается в режиме с обострением. Режимом с обострением принято называть режим развития какого-либо процесса, когда некоторые характерные величины стремятся к бесконечности при приближении к конечному моменту времени. Таким образом, режим с обострением, моделирует сильно нестационарный, быстро изменяющийся во времени процесс.Задача эффективной локализации тепла и физические причины инерции тепла.Рассмотрим задачу одномерного процесса распространения тепла в полупространстве {x>0}, с постоянным коэффициентом теплопроводности k0. В этом случае, на границе x=0 температура изменяется в режиме с обострением. Это означает, что в момент времени t=T>0 , температура обращается в бесконечность, тогда T называется моментом обострения. Иными словами, на границе теплопроводной среды температура растет в режиме с обострением.Считаем, что процесс одномерный, в веществе нет источников и стоков тепла, среда однородна. Более того, начальная температура равна нулю либо во всем веществе, либо достаточно далеко от границы. Рассмотрим эффективную локализацию тепла в среде с постоянной теплопроводностью.Процесс может быть описан как:ut=(φu)xx=(kuux)x , где k∈C2(0,∞)∩C(0,∞) (1)Начальные условия имеют вид:u0,x=u0x≥0,x>0, supu0<∞, sup[φ(u0)]x<∞ (2)Граничные условия задаются:ut,0=u1t>0, 0<t<T, u1∈C'0, T, u1t→∞, t→T- (3)Условие согласования: u10=u00.Таким образом, целью является получение решения задачи при t→T-.При рассмотрении задачи, заданной уравнением (1) и определенной начальными условиями (2) и граничными (3), примем ku=k0>0, u1t=ASexp{R0(T-t)-1},R0=const>0,причем, u0x=0.Здесь AS определяет интенсивность граничного режима.Решение такой задачи имеет вид:ut,x=x2k0π0texp-x24k0t-τ(t-τ)-3/2ASexp⁡{R0(T-τ)-1}dτ (4)Решение (4) обладает следующими свойствами:- температура стремится к бесконечности при t→T- и при условии 0≤x≤xS=2(k0R0)1/2,- температура отлична от нуля и ограничена для всех 0≤t<T при x>xS, причем для всякого x1>xS энергия в области x1≤x<∞ также ограничена. Точка xS определяет глубину проникновения тепловой волны в вещество и называется глубиной локализации. В данном случае, температура правее точки локализации тепла не обращается в ноль, а равномерно ограничена в течение всего процесса. Локализация тепла принимает эффективный характер: существует конечная область пространства, в которой температура неограниченно нарастает при приближении к моменту обострения. Вне области локализации температура и поступившая в нее тепловая энергия ограниченны.Стоит отметить, что для среды с постоянной теплопроводностью инерция тепла является более естественным свойством, чем для нелинейной среды. К ее проявлению приводит широкий класс режимов с обострением.Физической сущностью эффекта инерции тепла заключается в том, что темп роста температуры со временем в любой точке среды зависит от пространственного распределения температуры в окрестности этой точки. Если профиль температуры в достаточной степени вогнутый, то температура не меняется в течение конечного времени. Таким образом, инерция может существовать лишь конечное время. К температурному фронту поступает тепло из более нагретых областей, формируется выпуклый профиль, и волна начинает двигаться по веществу.

Список литературы

Список использованных источников и литературы

1. Змитренко Н.В., Михайлов А.П. Явление инерции тепла // Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. Введение в информатику с позиций математического моделирования. М.: Наука, 1988. С. 137-170.
2. Бубнов В. А. Эффект локализации тепла и его экспериментальное обоснование, ТВТ, т. 28, № 5, 1990. С. 934–939.
3. Самарский А. А., Змитренко Н. В., Курдюмов С. П., Михайлов А. П. Эффект метастабильной локализации тепла в среде с нелинейной теплопроводностью// Докл. АН СССР, т. 233, № 6, 1975. С. 1344-1347.
4. Самарский А. А., Змитренко П. В., Курдюмов С. П., Михайлов А. П. Тепловые структуры и фундаментальная длина в среде С нелинейной теплопроводностью и объемными источниками тепла // Докл. АН СССР, т. 227, № 2, 1976. С. 321-324.
5. Самарский А.А. Режимы с обострением в задачах для квазилинейных параболических уравнений. М.: Наука, 1987. С. 477.
6. Самарский А.А., Галактионов В.А., Курдюмов С.П., Михайлов А.П. Режимы с обострением в задачах для квазилинейных параболических уравнений.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.С. 480.

Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00504
© Рефератбанк, 2002 - 2024