Диатермическая стена

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без ссылок могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  «Diathermal wall» – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2024 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

В термодинамике диатермическая стенка между двумя термодинамическими системами допускает передачу тепла , но не допускает переноса вещества через нее.

Диатермическая стенка важна, поскольку в термодинамике принято априори предполагать для замкнутой системы физическое существование переноса энергии через стенку, которая непроницаема для вещества, но не является адиабатической , перенос, который называется переносом энергии в виде тепла, хотя не принято обозначать это предположение отдельно как аксиому или пронумерованный закон. ^[1]

В теоретической термодинамике уважаемые авторы различаются в своих подходах к определению количества переданного тепла. Существует два основных направления мышления. Одно из них исходит из преимущественно эмпирической точки зрения (которая здесь будет называться термодинамическим потоком), определяя передачу тепла как происходящую только посредством определенных макроскопических механизмов; грубо говоря, этот подход исторически старше. Другое (которое здесь будет называться механическим потоком) исходит из преимущественно теоретической точки зрения, определяя ее как остаточное количество, вычисленное после того, как передача энергии в виде макроскопической работы между двумя телами или замкнутыми системами была определена для процесса, чтобы соответствовать принципу сохранения энергии или первому закону термодинамики для замкнутых систем; этот подход развился в двадцатом веке, хотя частично проявился в девятнадцатом. ^[2]

В термодинамическом потоке мышления указанными механизмами передачи тепла являются проводимость и излучение . Эти механизмы предполагают распознавание температуры ; для этой цели достаточно эмпирической температуры, хотя абсолютная температура также может служить. В этом потоке мышления количество тепла определяется в первую очередь через калориметрию . ^{[3] [4] [5] [6]}

Хотя его определение их отличается от определения механического потока мышления, эмпирический поток мышления тем не менее предполагает существование адиабатических замкнутых пространств. Он определяет их через понятия тепла и температуры. Эти два понятия координационно согласованы в том смысле, что они возникают совместно при описании экспериментов по передаче энергии в виде тепла. ^[7]

В механистическом потоке мышления о закрытых системах переданное тепло определяется как рассчитанное остаточное количество переданной энергии после определения энергии, переданной в качестве работы, предполагая для расчета закон сохранения энергии, без ссылки на концепцию температуры. ^{[8] [1] [9] [10] [11] [12]} Существует пять основных элементов базовой теории.

• Существование состояний термодинамического равновесия, определяемых ровно одной (называемой недеформационной переменной) переменной состояния, превышающей число независимых переменных работы (деформации).
• То, что состояние внутреннего термодинамического равновесия тела имеет вполне определенную внутреннюю энергию, постулируется первым законом термодинамики.
• Универсальность закона сохранения энергии.
• Признание работы как формы передачи энергии.
• Всеобщая необратимость природных процессов.
• Существование адиабатических ограждений.
• Наличие стен, проницаемых только для тепла.

Аксиоматические представления этого течения мысли немного различаются, но они намерены избегать понятий тепла и температуры в своих аксиомах. Для этого течения мысли существенно, что тепло не предполагается измеряемым калориметрией. Для этого течения мысли существенно, что для спецификации термодинамического состояния тела или замкнутой системы, в дополнение к переменным состояния, называемым переменными деформации, должна быть ровно одна дополнительная вещественно-числовая переменная состояния, называемая переменной недеформации, хотя она не должна аксиоматически признаваться как эмпирическая температура, даже если она удовлетворяет критериям таковой.

Как упоминалось выше, диатермическая стена может передавать энергию в виде тепла посредством теплопроводности, но не материю. Диатермическая стена может двигаться и, таким образом, быть частью передачи энергии в виде работы. Среди стен, непроницаемых для материи, диатермические и адиабатические стены являются противоположностями.

Что касается радиации, то здесь могут быть полезны некоторые дополнительные комментарии.

В классической термодинамике одностороннее излучение от одной системы к другой не рассматривается. Двустороннее излучение между двумя системами является одним из двух механизмов передачи энергии в виде тепла. Оно может происходить через вакуум, при этом две системы отделены от промежуточного вакуума стенками, которые проницаемы только для излучения; такое расположение соответствует определению диатермической стенки. Баланс лучистого переноса — это перенос тепла.

В термодинамике не обязательно, чтобы лучистый перенос тепла был чистым излучением черного тела или некогерентным излучением. Конечно, излучение черного тела некогерентно. Таким образом, лазерное излучение считается в термодинамике односторонним компонентом двустороннего излучения, которое является переносом тепла. Кроме того, по принципу [взаимности Гельмгольца] целевая система излучает в систему лазерного источника, хотя, конечно, относительно слабо по сравнению с лазерным светом. Согласно Планку, некогерентный монохроматический луч света переносит энтропию и имеет температуру. ^[13] Для того, чтобы перенос считался работой, он должен быть обратимым в окружающей среде, например, в концепции обратимого рабочего резервуара. Лазерный свет необратим в окружающей среде и, следовательно, является компонентом переноса энергии в виде тепла, а не работы.

В теории переноса излучения рассматривается одностороннее излучение. Для исследования закона Кирхгофа теплового излучения необходимы понятия поглощательной и излучательной способности , и они опираются на идею одностороннего излучения. Эти вещи важны для изучения коэффициентов Эйнштейна , которое частично опирается на понятие термодинамического равновесия .

Для термодинамического течения мысли понятие эмпирической температуры координированно предполагается в понятии теплопередачи для определения адиабатической стенки. ^[7]

Для механического потока мышления важен точный способ определения стен.

В изложении Каратеодори существенно, что определение адиабатической стенки никоим образом не зависит от понятий тепла или температуры. ^[1] Это достигается путем тщательной формулировки и ссылки на передачу энергии только как работы. Бухдаль осторожен в том же смысле. ^[11] Тем не менее, Каратеодори явно постулирует существование стен, которые проницаемы только для тепла, то есть непроницаемы для работы и материи, но все же проницаемы для энергии каким-то неопределенным образом; они называются диатермическими стенками. Можно простить вывод из этого, что тепло — это энергия, передаваемая через стенки, проницаемые только для тепла, и что такие допускаются к существованию без обозначения постулируемых примитивов.

Таким образом, механистический поток мышления рассматривает свойство адиабатического ограждения не допускать передачи тепла через себя как вывод из аксиом термодинамики Каратеодори и рассматривает передачу тепла как остаточную, а не первичную концепцию.