Хајде да разговарамо о томе шта је пренос топлоте. Овај појам се схвата као процес преноса енергије у материји. Има сложен механизам и описан је једначином проводљивости топлоте.
Разноликости преноса топлоте
Како је подељен пренос топлоте? Топлотна проводљивост, конвекција, зрачење су три начина преноса енергије која постоје у природи.
Сваки од њих има своје карактеристичне карактеристике, особине, примену у технологији.
Топлотна проводљивост
Количина топлоте подразумева се као количинакинетичка енергија молекула. Када се сударе, способни су да део топлоте пренесу на хладне честице. Топлотна проводљивост је најизраженија у чврстим материјама, мање типична за течности, апсолутно није типична за гасовите супстанце.
Као пример који потврђује способност чврстих тела да преносе топлоту из једног подручја у друго, размотрите следећи експеримент.
Ако је причвршћен за челичну жицуметална дугмад, а затим приведите крај жице до горуће духовне лампе, постепено ће дугмад почети да отпадају са ње. Када се загревају, молекули почињу да се крећу већом брзином, чешће се сударају једни са другима. Те честице дају енергију и топлоту хладнијим подручјима. Ако се у течностима и гасовима не обезбеди довољно брз одвод топлоте, то доводи до наглог повећања температурног градијента у врућем подручју.
Зрачење топлотом
Одговарајући на питање о томе какав пренос топлотепраћен преносом енергије, потребно је напоменути управо ову методу. Пренос зрачења укључује пренос енергије електромагнетним зрачењем. Ова опција се примећује на температурама од 4000К, описана је једначином топлотне проводљивости. Коефицијент апсорпције зависи од хемијског састава, температуре, густине одређеног гаса.
Пренос топлоте ваздуха има одређено ограничење,са повећањем енергетског флукса долази до повећања температурног градијента, повећања коефицијента апсорпције. Након што вредност градијента температуре пређе адијабатски градијент, долази до конвекције.
Шта је пренос топлоте? То је физички процес преноса енергије са врућег предмета на хладан директним контактом или преградом која раздваја материјале.
Ако тела истог система имају различите температуре, тада се одвија процес преноса енергије док се између њих не успостави термодинамичка равнотежа.
Карактеристике преноса топлоте
Шта је пренос топлоте?Које су одлике овог феномена? Немогуће га је потпуно зауставити, можете ли само смањити брзину његовог протока? Да ли се пренос топлоте користи у природи и технологији? Управо размена топлоте прати и карактерише многе природне појаве: еволуцију планета и звезда, метеоролошке процесе на површини наше планете. На пример, заједно са разменом масе, процес преноса топлоте омогућава анализу хлађења, сушења, дифузије испаравањем. Изводи се између два носача топлотне енергије кроз чврсти зид, који делује као веза између тела.
Пренос топлоте у природи и технологији је начин карактеризације стања појединачног тела, анализом својстава термодинамичког система.
Фуријеов закон
Зове се закон топлотне проводљивости, будући даповезује укупну снагу губитка топлоте, температурну разлику са површином попречног пресека паралелепипеда, његовом дужином, као и са коефицијентом топлотне проводљивости. На пример, за вакуум овај индикатор је практично нула. Разлог ове појаве лежи у минималној концентрацији честица материјала у вакууму које могу пренијети топлоту. Упркос овој особини, у вакууму постоји варијанта преноса енергије зрачењем. Размотрићемо примену преноса топлоте на бази термоса. Зидови су направљени двоструко како би се повећао процес рефлексије. Између њих се испумпава ваздух, истовремено смањујући губитак топлоте.
Конвекција
На питање шта је пренос топлоте,Размотрите поступак преноса топлоте у течностима или гасовима спонтаним или принудним мешањем. У случају принудне конвекције, кретање материје је узроковано утицајем спољних сила: лопатице вентилатора, пумпа. Слична опција се користи у ситуацијама када природна конвекција није ефикасна.
Природни процес се примећује у случајевима кадакада се при неравномерном загревању доњи слојеви супстанце загревају. Њихова густина опада, они се подижу. С друге стране, горњи слојеви се хладе, постају тешки и спуштају се. Даље, поступак се понавља неколико пута и уз мешање се примећује самоорганизовање у структуру вртлога и од конвекционих ћелија се формира правилна решетка.
Захваљујући природној конвекцији, формирају се облаци, падавине падају, а тектонске плоче се померају. Конвекцијом на Сунцу настају грануле.
Правилна употреба преноса топлоте гарантује минималан губитак топлоте и максималну потрошњу.
Суштина конвекције
Да бисте објаснили конвекцију, можете се послужити закономАрхимед, као и термичко ширење чврстих тела и течности. Како температура расте, запремина течности се повећава, густина опада. Под утицајем силе Архимеда, лакша (загрејана) течност тежи нагоре, а хладни (густи) слојеви падају, постепено се загревајући.
Ако се течност загреје одозго, топла течностостаје у првобитном положају, па се не примећује конвекција. Управо се тако одвија циклус флуида који је праћен преносом енергије из загрејаних у хладна подручја. У гасовима се конвекција јавља сличним механизмом.
Са термодинамичке тачке гледишта, конвекцијасе сматрају варијантом преноса топлоте, у којој се пренос унутрашње енергије јавља у одвојеним токовима супстанци загреваних неравномерно. Слична појава се јавља у природи и у свакодневном животу. На пример, радијатори за грејање су инсталирани на минималној висини од пода, близу прозорске клупице.
Тада хладни ваздух загрева батеријапостепено се подиже, где се меша са хладним ваздушним масама које се спуштају са прозора. Конвекција доводи до уједначене температуре у соби.
Уобичајени примери атмосфереветрови са конвекцијом: монсуни, поветарци. Ваздух, који се загрева над неким фрагментима Земље, хлади се над другима, услед чега циркулише, преносе се влага и енергија.
Карактеристике природне конвекције
На то утиче неколико фактора одједном.На пример, дневно кретање Земље, морске струје и површински рељеф утичу на брзину природне конвекције. Управо је конвекција основа за излазак из кратера вулкана и димних цеви, формирање планина, летење разних птица.
У закључку
Топлотно зрачење је електромагнетнопроцес са континуираним спектром, који емитује материја, настаје услед унутрашње енергије. Да би се извршили прорачуни топлотног зрачења, у физици се користи модел црног тела. Термичко зрачење је описано помоћу Стефан-Болтзманн-овог закона. Снага зрачења таквог тела је директно пропорционална површини и телесној температури, однетој на четврту снагу.
Топлотна проводљивост је могућа у било којим телима којаимају неуједначену расподелу температуре. Суштина феномена лежи у промени кинетичке енергије молекула и атома која одређује температуру тела. У неким случајевима, топлотна проводљивост се сматра квантитативном способношћу дате супстанце да проводи топлоту.
Процеси размене топлотне енергије великих размера нису ограничени на загревање земљине површине сунчевим зрачењем.
Озбиљне конвекционе струје у земљиној атмосферикоју карактеришу промене временских услова широм планете. Са температурним разликама у атмосфери између поларног и екваторијалног региона настају конвекциони токови: млазне струје, пасати, хладни и топли фронтови.
Пренос топлоте из земљиног језгра на површинуузрокује ерупције вулкана, појаву гејзира. У многим регионима геотермална енергија се користи за производњу електричне енергије, грејање стамбених и индустријских просторија.
Топлота је та која постаје обавезан учесникмноге производне технологије. На пример, обрада и топљење метала, производња хране, прерада уља, рад мотора - све се то врши само у присуству топлотне енергије.
