Det finns två huvudkategorier av energiöverföringsmekanismer:
1. Arbete: Detta involverar överföring av energi på grund av krafter som verkar vid kontrollvolymgränsen. Arbetet kan klassificeras ytterligare i flera typer:
* axelarbete: Detta inträffar när en roterande axel korsar kontrollvolymgränsen och överför energi genom mekaniska medel. Exempel inkluderar turbiner, pumpar och motorer.
* Flödesarbete: Detta är energin förknippad med trycket från vätskan som kommer in eller lämnar kontrollvolymen. Det är i huvudsak det arbete som görs av vätskan för att driva gränsen för kontrollvolymen.
* Gränsarbete: Detta inträffar när gränsen för kontrollvolymen rör sig på grund av det tryck som utövas av vätskan inuti. Detta ses ofta i kolvar och expanderande gaser.
2. Värme: Detta innebär överföring av energi på grund av en temperaturskillnad mellan kontrollvolymen och dess omgivningar. Det finns tre primära sätt för värmeöverföring:
* ledning: Detta inträffar när värme överförs genom direktkontakt mellan molekyler. Detta är vanligast i fasta ämnen och stationära vätskor.
* konvektion: Detta innebär överföring av värme genom rörelse av vätskor. Exempel inkluderar överföring av värme från en spisop till en kruka med vatten eller rörelse av luftströmmar runt ett hett föremål.
* Strålning: Detta är överföringen av värme genom elektromagnetiska vågor. Detta inträffar oavsett närvaro av ett medium och är hur solens värme når jorden.
Andra energiöverföringsmekanismer:
* Massöverföring: Detta involverar överföring av energi som är förknippad med massrörelsen över kontrollvolymgränsen. Detta är viktigt vid system som involverar kemiska reaktioner, fasförändringar eller transport av gaser eller vätskor.
* Elektriskt arbete: Detta inträffar när elektrisk energi kommer in eller lämnar kontrollvolymen genom ledningar eller elektroder.
Förstå energiöverföringsmekanismerna:
Genom att förstå dessa mekanismer kan vi analysera energibalansen i ett system och förutsäga hur det kommer att förändras över tid. Detta är avgörande inom fält som termodynamik, vätskemekanik och värmeöverföring, där energiflödet är viktigt för att förstå beteendet hos olika system.
Exempel:
Föreställ dig en bilmotor som en kontrollvolym. Den får energi genom:
* Värmeöverföring: Från förbränningsprocessen inom cylindrarna.
* axelarbete: Genom den roterande vevaxeln som kör hjulen.
* Flödesarbete: Från intaget av luft och bränsle.
* Massöverföring: Från avgaserna som lämnar motorn.
Motorn använder sedan denna energi för att göra arbete (flytta bilen) och sprida lite som värme till den omgivande miljön.
