А. Федорова, 11 клас МОУ Гімназія № 5 м. Ювілейний Московської обл.
Комфортні для людини умови (особливо в холодну пору року) будуть забезпечені тільки за рахунок підтримки кімнатної температури повітря (зазвичай 18-20 С В°).
Зрозуміло, зробити це можна лише в замкнутому приміщенні, де зовнішні стіни, підлога і стеля мають досить низьку теплопровідність. Вікна, подібно шкірі людини, проводять тепло краще і є основним джерелом теплових втрат в будинку. Згідно управлінню теплообміну Ньютона, швидкість потоку теплоти dQ/dt прямо пропорційна площі вікна S і різниці температур О”T між внутрішніми і зовнішніми стеклами і обернено пропорційна його товщині d:
тут А - коефіцієнт тепловіддачі. Тому для втримання тепла корисніше збільшити товщину повітряним прошарком (наприклад, встановити подвійні віконні рами), ніж ставити товсті скла. Втрати тепла необхідно заповнювати за рахунок його припливу, наприклад від радіаторів опалення. А як бути в сільських будинках з пічним або кімнатним опаленням? В принципі тут все йде так само, лише подача тепла відбувається не в безперервному, а в "імпульсному" режимі. З точки зору термодинаміки цікаво, на що саме витрачається теплота згоряння палива (дров, вугілля і т.п). Виявляється, до 25-30% цієї енергії йде на обігрів вулиці.
Справа в тому, що повітря в негерметичному приміщенні нагрівається при постійному атмосферному обсязі V = const і постійному атмосферному тиску p = const. Якщо вважати повітря ідеальним газом, то процес нагрівання підпорядковується рівнянню стану:
де CV - питома теплоємність повітря при постійному обсязі, - його середня, або внутрішня, енергія, N - повне число молекул повітря і T-його температура.
Оскільки в холодній кімнаті температура нижча, ніж в натопленій (T1 N2). Це означає, що в процесі нагрівання кімнати частина її повітря, розширювалася, виходить через щілини і пічну трубу на вулицю, несучи з собою частину теплоти. При цьому середня енергія - теплового руху залишаються в кімнаті молекул не змінюється, так що ми в буквальному сенсі опалюємо вулицю (і це неминуче, якщо ми не хочемо різко підняти тиск у кімнаті, загерметизувати її).
Вже давно було помічено подібність процесів обігріву житла і харчування самого людини (кожен знає, що, якщо довго не їсти, починаєш мерзнути навіть влітку). Але ж людям треба не тільки підтримувати температуру свого тіла, але і робити корисну роботу фізичну або інтелектуальну. І те й інше вимагає витрат енергії, так що людина представляє в цьому аналог теплової машини, яку треба підживлювати ззовні.
Будь продукт харчування, як і звичайне паливо, містить в якості енергоносіїв різні сполуки вуглецю (жири і вуглеводи). У живому організмі вони окислюються, з'єднуючись з О2.
Енергетична цінність, як продуктів, так і палива визначається в калоріях. В організмі відбувається повільне, багатоступінчасте "внутрішнє" згоряння, в результаті вихідний вуглець перетворюється на вуглекислий газ СО2 і воду Н2О.
Довгий час залишалися сумніви в застосовності до цього випадку першого початку термодинаміки. Чи не володіє живий організм небудь особливої вЂ‹вЂ‹"життєвої силою ", яка порушує цей закон? На це питання негативно відповіли ще в 1780 р. французькі вчені Антуан Лавуазьє і П'єр Лаплас. Вони довели, що теплові ефекти при зовнішньому і "внутрішнім" згоранні абсолютно однакові.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту physics03.narod.ru/Interes/
