Promluvme si o tom, jaký přenos tepla je. Tímto termínem rozumíme proces přenosu energie v hmotě. Je charakterizován komplexním mechanismem, který je popsán rovnicí tepelné vodivosti.
Typy přenosu tepla
Jak se rozděluje přenos tepla? Tepelná vodivost, konvekce, záření jsou tři způsoby přenosu energie, které existují v přírodě.
Každá z nich má své vlastní charakteristické rysy, vlastnosti, aplikace v technologii.
Tepelná vodivost
Množství tepla znamená součetkinetické energie molekul. Mohou přenášet část svého tepla na studené částice při srážce. Tepelná vodivost se maximálně projevuje v tuhých látkách, méně charakteristických pro kapaliny, což absolutně není charakteristické pro plynné látky.
Jako příklad, potvrzující schopnost pevných látek přenášet teplo z jednoho místa do druhého, zvažte následující experiment.
Pokud je ocelový drát pevnýkovové knoflíky a pak přitiskněte konec drátu k hořícímu nástěnnému lampičce, postupně začnou klesat tlačítka. Po zahřátí se molekuly začnou pohybovat rychleji, často se vzájemně srážejí. Tyto částice se vzdávají své energie a tepla chladnějším oblastem. Pokud kapalina a plyn neposkytují dostatečně rychlý odtok tepla, vede to k prudkému zvýšení teplotního gradientu v horké oblasti.
Tepelné záření
Odpovídá na otázku, jaký druh přestupu tepladoprovázený přenosem energie, je nutné tuto metodu poznamenat. Radiační přenos zahrnuje přenos energie elektromagnetickým zářením. Tato varianta je pozorována při teplotě 4000 K, popsané rovnicí tepelné vodivosti. Absorpční koeficient závisí na chemickém složení, teplotě a hustotě určitého plynu.
Tepelný přenos vzduchu má určitý limit,Při zvýšení energetického toku se zvyšuje teplotní gradient, zvyšuje se koeficient absorpce. Jakmile hodnota teplotního gradientu překročí adiabatický gradient, dojde k konvekce.
Co je přenos tepla? Jedná se o fyzický proces přenášení energie z horkého předmětu na studený objekt přímým kontaktem nebo přes oddíl, který odděluje materiály.
Pokud mají tělesa jednoho systému rozdílné teploty, proces přenosu energie probíhá, dokud se mezi nimi nestane termodynamická rovnováha.
Funkce přenosu tepla
Co je přenos tepla?Jaké jsou vlastnosti tohoto jevu? Nemůže to být úplně zastaveno, můžeme jen snížit jeho průtok? Je přenos tepla používán v přírodě a technologii? Je to výměna tepla, která doprovází a charakterizuje mnoho přírodních jevů: vývoj planet a hvězd, meteorologické procesy na povrchu naší planety. Například spolu s výměnou tepla proces přenosu tepla umožňuje analyzovat odpařování chlazení, sušení, difúzi. Provádí se mezi dvěma nosiči tepelné energie přes pevnou stěnu, která působí jako rozhraní těles.
Přenos tepla v přírodě a technologii je způsob, jak charakterizovat stav jednotlivých těles, analyzovat vlastnosti termodynamického systému.
Fourierův zákon
Říká se to zákon vedení tepla, protožesouvisí celkový výkon tepelných ztrát, teplotní rozdíl s plochou rovnoběžnosti, jeho délkou a také koeficientem tepelné vodivosti. Například pro vákuum je tento indikátor prakticky nulový. Důvodem tohoto jevu je minimální koncentrace hmotných částic ve vakuu, které mohou přenášet teplo. Navzdory podobnému rysu je ve vakuu varianta přenosu energie zářením. Použití přenosu tepla bude zvažováno na základě thermos. Stěny jsou dvojité, aby se zvýšil proces odrazu. Mezi nimi vyčerpával vzduch a současně snížil tepelné ztráty.
Konvekce
Odpověď na otázku, co je přenos tepla,Zvažme proces přenosu tepla v kapalinách nebo plynech spontánním nebo nuceným mísením. V případě nucené konvekce je pohyb látky způsoben působením vnějších sil: lopatky ventilátoru, čerpadlo. Podobná možnost se používá v situacích, kdy přirozená konvekce není účinná.
Естественный процесс наблюдается в тех случаях, když se při nerovnoměrném zahřátí zahřívají spodní vrstvy hmoty. Jejich hustota klesá, jdou nahoru. Horní vrstvy jsou na druhé straně ochlazeny, těžší, nižší dolů. Tento postup se několikrát opakuje, a pozorované za míchání v samoorganizace struktury vírů v konvekční buňky je tvořen pravidelným mřížky.
Díky přirozenému proudění se vytváří mraky, sráží se srážky, tektonické desky se pohybují. Konvekce slunečním zářením vytváří granule.
Správné využití přenosu tepla zaručuje minimální tepelné ztráty, maximální spotřebu.
Esence konvekce
Pro vysvětlení konvekce lze použít zákonArchimedes, stejně jako tepelná expanze pevných látek a kapalin. Jak teplota stoupá, objem kapaliny se zvyšuje, hustota klesá. Pod vlivem síly Archimedes je světlejší (zahřátá) kapalina směřující vzhůru a chladné (husté) vrstvy spadnou a postupně se zahřívají.
V případě ohřevu kapaliny shora, teplé kapalinyzůstává ve své původní poloze, takže není pozorována žádná konvekce. To je to, co se stane cirkulací tekutiny, která je doprovázena přenosem energie z vytápěných oblastí do chladných míst. V plynech dochází ke konvekci podobným mechanismem.
Z termodynamického hlediska je konvekcepovažován za variant přenosu tepla, při kterém je přenosem vnitřní energie oddělenými proudy látek nerovnoměrně ohřívány. Podobný jev se vyskytuje i v přírodě av každodenním životě. Například topné radiátory jsou instalovány v minimální výšce od podlahy, v blízkosti okenního parapetu.
Studený vzduch je ohříván akumulátorempostupně stoupá směrem nahoru, kde se mísí s mraky studeného vzduchu sestupujícími z okna. Konvekce vede k vytvoření jednotné teploty v místnosti.
Běžné příklady atmosférickýchkonvekční větry: monzuny, vánek. Vzduch, který se ohřívá nad některými úlomky Země, se nad ostatními ochlazuje, v důsledku čehož cirkuluje, přenáší se vlhkost a energie.
Vlastnosti přirozené konvekce
Je ovlivněna několika faktory najednou.Například denní pohyb Země, mořské proudy, povrchový reliéf ovlivňuje rychlost přirozené konvekce. Je to konvekce, která je základem pro výstup z kráterů sopky a kouřových dýmek, formování hor, stoupání různých ptáků.
Na závěr
Tepelné záření je elektromagneticképroces s kontinuálním spektrem, který je emitován hmotou, vzniká v důsledku vnitřní energie. K provádění výpočtů tepelného záření se ve fyzice používá model černého tělesa. Tepelné záření je popsáno pomocí Stefan-Boltzmannova zákona. Síla záření takového těla je přímo úměrná ploše povrchu a tělesné teplotě, vzato na čtvrtou sílu.
Tepelná vodivost je možná u všech těles, kterámají nerovnoměrné rozložení teploty. Podstata jevu spočívá ve změně kinetické energie molekul a atomů, která určuje teplotu těla. V některých případech je tepelná vodivost považována za kvantitativní schopnost dané látky vést teplo.
Rozsáhlé procesy výměny tepelné energie se neomezují pouze na ohřev zemského povrchu slunečním zářením.
Vážné konvekční proudy v zemské atmosféřecharakterizované změnami povětrnostních podmínek na celé planetě. S teplotními rozdíly v atmosféře mezi polárními a rovníkovými oblastmi vznikají proudění: proudy proudů, pasáty, studené a teplé fronty.
Přenos tepla ze zemského jádra na povrchzpůsobuje sopečné erupce, vznik gejzírů. V mnoha regionech se geotermální energie používá k výrobě elektřiny, k vytápění obytných a průmyslových prostor.
Je to teplo, které se stává povinným účastníkemmnoho výrobních technologií. Například zpracování a tavení kovů, výroba potravinářských výrobků, rafinace oleje, provoz motorů - to vše se provádí pouze za přítomnosti tepelné energie.
