Qui il lettore troverà informazioni generali su cosatale trasferimento di calore, e anche il fenomeno del trasferimento di calore radiante, la sua subordinazione a determinate leggi, le caratteristiche del processo, la formula del calore, l'uso del trasferimento di calore da parte dell'uomo e il suo corso nella natura saranno considerati in dettaglio.
Entrata in scambio termico
Per comprendere l'essenza del trasferimento di calore radiante, devi prima comprenderne l'essenza e sapere di cosa si tratta?
Il trasferimento di calore è un cambiamento nell'indicatore di energiatipo interno senza il flusso del lavoro sull'oggetto o sul soggetto, così come senza il lavoro del corpo. Tale processo procede sempre in una direzione precisa, ovvero: il calore passa da un corpo con un indice di temperatura più alto ad un corpo con uno più basso. Al raggiungimento dell'equalizzazione delle temperature tra i corpi, il processo si interrompe e viene eseguito con l'aiuto della conduzione del calore, della convezione e dell'irraggiamento.
- La conduzione termica è il processo di trasferimento di energia di tipo interno da un frammento corporeo all'altro o tra i corpi quando entrano in contatto.
- La convezione è il trasferimento di calore risultante dal trasferimento di energia insieme a flussi di liquidi o gas.
- La radiazione è di natura elettromagnetica, viene emessa a causa dell'energia interna di una sostanza che si trova in uno stato di una certa temperatura.
La formula del calore consente di eseguire calcoli per determinare la quantità di energia trasferita, tuttavia i valori misurati dipendono dalla natura del processo in corso:
- Q = cmΔt = cm(t2 - t1) - riscaldamento e raffreddamento;
- Q = mλ – cristallizzazione e fusione;
- Q = mr – condensazione vapore, ebollizione ed evaporazione;
- Q = mq – combustione del combustibile.
Relazione tra corpo e temperatura
Per capire cos'è il trasferimento di calore radiante,è necessario conoscere le leggi di base della fisica sulla radiazione infrarossa. È importante ricordare che qualsiasi corpo la cui temperatura è superiore allo zero in termini assoluti irradia sempre energia termica. Si trova nella gamma dello spettro infrarosso delle onde di natura elettromagnetica.
Tuttavia, vari corpi, avendo lo stessoindicatore di temperatura, avrà diverse capacità di emettere energia radiante. Questa caratteristica dipenderà da vari fattori quali: struttura corporea, natura, forma e condizioni della superficie. La natura della radiazione elettromagnetica si riferisce alla doppia onda corpuscolare. Il campo di tipo elettromagnetico ha carattere quantistico e i suoi quanti sono rappresentati da fotoni. Interagendo con gli atomi, i fotoni vengono assorbiti e trasferiscono la loro energia agli elettroni, il fotone scompare. L'energia dell'indice di vibrazione termica di un atomo in una molecola aumenta. In altre parole, l'energia irradiata viene convertita in calore.
L'energia irradiata è considerata la quantità principale eindicato dal segno W, misurato in joule (J). Il flusso di radiazione esprime il valore medio della potenza in un arco di tempo molto maggiore dei periodi di oscillazione (l'energia emessa in un'unità di tempo). L'unità emessa dal flusso è espressa in joule al secondo (J/s), il watt (W) è considerato l'opzione generalmente accettata.
Introduzione al trasferimento di calore radiante
Ora di più sul fenomeno.Il trasferimento di calore radiante è lo scambio di calore, il processo di trasferimento da un corpo all'altro, che ha un indice di temperatura diverso. Si verifica con l'aiuto della radiazione infrarossa. È elettromagnetico e si trova nelle regioni degli spettri d'onda di natura elettromagnetica. La gamma d'onda è compresa tra 0,77 e 340 µm. Le gamme da 340 a 100 µm sono considerate onde lunghe, 100 - 15 µm appartengono alla gamma delle onde medie e da 15 a 0,77 µm appartengono alle onde corte.
Spettro infrarosso a onde corteadiacente alla luce del tipo visibile, e le sezioni a lunghezza d'onda lunga delle onde vanno nella regione dell'onda radio ultracorta. La radiazione infrarossa è caratterizzata da propagazione rettilinea, è in grado di rifrangere, riflettere e polarizzare. Capace di penetrare una gamma di materiali opachi alla luce visibile.
In altre parole, può essere il trasferimento di calore radiantecaratterizzato come trasferimento di calore sotto forma di energia di onde elettromagnetiche, il processo procede tra superfici che sono in processo di irraggiamento reciproco.
L'indice di intensità è determinato dal mutuola posizione delle superfici, le capacità di emissione e di assorbimento dei corpi. Il trasferimento di calore radiante tra i corpi differisce dai processi di convezione e conduzione del calore in quanto il calore può essere inviato attraverso il vuoto. La somiglianza di questo fenomeno con altri è dovuta al trasferimento di calore tra corpi con indici di temperatura differenti.
flusso di radiazioni
Il trasferimento di calore radiante tra i corpi ha un certo numero di flussi di radiazione:
- Flusso di radiazioni del proprio tipo - E, che dipende dall'indice di temperatura T e dalle caratteristiche ottiche del corpo.
- Flussi di radiazione incidente.
- Tipi di flussi di radiazione assorbiti, riflessi e trasmessi. Insieme sono uguali a Epad.
L'ambiente in cui avviene lo scambio termico può assorbire radiazioni e introdurne di proprie.
Lo scambio di calore radiante tra un certo numero di corpi è descritto da un flusso di radiazione efficace:
EEF=E+EOTR=E+(1-LA)EPAD.
Corpi che, a qualsiasi temperatura, hannogli indicatori L=1, R=0 e O=0 sono detti "assolutamente neri". L'uomo ha creato il concetto di "radiazione nera". Corrisponde con i suoi indicatori di temperatura all'equilibrio del corpo. L'energia della radiazione emessa viene calcolata utilizzando la temperatura del soggetto o dell'oggetto, la natura del corpo non influisce su questo.
Seguendo le leggi di Boltzmann
Ludwig Boltzmann, che visse in Austriaimpero nel 1844-1906, ha creato la legge Stefan-Boltzmann. È stato lui a permettere a una persona di comprendere meglio l'essenza dello scambio termico e di operare con le informazioni, migliorandole nel corso degli anni. Diamo un'occhiata alla sua formulazione.
La legge di Stefan-Boltzmann è la legge dell'integralepersonaggio che descrive alcune caratteristiche di corpi assolutamente neri. Consente di determinare la dipendenza della densità di potenza di radiazione di un corpo nero dal suo indice di temperatura.
Obbedienza alla legge
Le leggi del trasferimento di calore radiante obbediscono alla leggeStefan Boltzmann. Il livello di intensità del trasferimento di calore per conduzione e convezione del calore è proporzionale alla temperatura. L'energia radiante nel flusso di calore è proporzionale alla temperatura alla quarta potenza. Si presenta così:
q = σ UN (T14 - T24).
Nella formula, q è il flusso di calore, A è la superficie del corpo che irradia energia, T1 e T2 è il valore della temperatura dei corpi radianti e dell'ambiente che è impegnato nell'assorbimento di questa radiazione.
La legge di cui sopra della radiazione termica è esattamentedescrive solo la radiazione ideale creata da un corpo assolutamente nero (a.h.t.). Non ci sono praticamente tali corpi nella vita. Tuttavia, le superfici nere piatte si avvicinano all'A.Ch.T. La radiazione dei corpi luminosi è relativamente debole.
C'è un coefficiente di emissività,introdotto per tener conto della deviazione dall'idealità di un gran numero di s.t. nella giusta componente dell'espressione che spiega la legge di Stefan-Boltzmann. L'indice di emissività è uguale a un valore inferiore a uno. Una superficie nera piatta può portare questo coefficiente fino a 0,98 e uno specchio metallico non supererà 0,05. Pertanto, le capacità di assorbimento del raggio sono elevate per i corpi neri e basse per quelli speculari.
Informazioni sul corpo grigio (s.t.)
Nel trasferimento di calore, se ne parla spessotermine come un corpo grigio. Questo oggetto è un corpo che ha un coefficiente di assorbimento di radiazione elettromagnetica di tipo spettrale inferiore a uno, che non è basato sulla lunghezza d'onda (frequenza).
La radiazione di calore è la stessa insecondo la composizione spettrale della radiazione di un corpo nero con la stessa temperatura. Un corpo grigio differisce da un corpo nero per un indicatore inferiore di compatibilità energetica. Al livello di oscurità spettrale di s.t. la lunghezza d'onda non è influenzata. Alla luce visibile, fuliggine, carbone e polvere di platino (nero) sono vicini al corpo grigio.
Applicazioni della conoscenza sul trasferimento di calore
La radiazione di calore si verifica costantemente intorno a noi.Nei locali residenziali e degli uffici, puoi trovare spesso stufe elettriche che sono impegnate nella radiazione di calore e lo vediamo sotto forma di un bagliore rossastro di una spirale: tale calore appartiene al visibile, "sta" sul bordo del spettro infrarosso.
Il riscaldamento della stanza, infatti, è inseritocomponente invisibile della radiazione infrarossa. Il visore notturno utilizza una fonte di calore e ricevitori sensibili alle radiazioni infrarosse, che consentono di navigare bene al buio.
Energia del sole
Il sole è giustamente l'emettitore più potenteenergia termica. Riscalda il nostro pianeta da una distanza di centocinquanta milioni di chilometri. L'indicatore dell'intensità della radiazione solare, che è stato registrato da molti anni e da varie stazioni dislocate in varie parti della terra, corrisponde a circa 1,37 W/m2.
È l'energia del sole che è la fonte della vita.Sulla terra. Attualmente, molte menti sono impegnate a cercare il modo più efficace per usarlo. Ora conosciamo i pannelli solari in grado di riscaldare edifici residenziali e ricevere energia per i bisogni della vita quotidiana.
In conclusione
Riassumendo, il lettore ora può daredefinizione di scambio termico radiante. Descrivi questo fenomeno nella vita e nella natura. L'energia radiante è la caratteristica principale dell'onda di energia trasmessa in un tale fenomeno e le formule elencate mostrano come calcolarla. Nella posizione generale, il processo stesso obbedisce alla legge di Stefan-Boltzmann e può avere tre forme, a seconda della sua natura: il flusso di radiazione incidente, radiazione del proprio tipo, e riflessa, assorbita e trasmessa.
