šilumos perdavimas

Fizinis

2022

Mes paaiškiname, kas yra šilumos perdavimas ir kaip jis vyksta laidumo, konvekcijos ir spinduliavimo būdu. Be to, izoliatoriai ir priemonės.

Šiluma visada perduodama iš aukštesnės temperatūros sistemų į žemesnę.

Kas yra šilumos perdavimas?

Tai vadinama šilumos perdavimu, šilumos perdavimu arba šilumos perdavimu. karštis priefizinis reiškinys kuri susideda iš šilumos energijos perdavimo iš vienos terpės į kitą.

Tai atsitinka, kai dusistemos kurios skiriasitemperatūros yra kontaktuojami, leidžiant energijai tekėti nuo aukščiausios temperatūros taško iki žemiausio, kol pasiekia ašiluminė pusiausvyra, kuriame temperatūros išlygintos.

Šilumos perdavimo procesas yra nesustabdomas (negalima sustabdyti), nors jį galima sulėtinti (galima sulėtinti), naudojant strypus ir izoliatorius. Tačiau tol, kol yra šilumos skirtumas visata, šiluma bus linkusi perduoti per turimas laikmenas. Priklausomai nuo jų, minėtas perdavimas gali vykti trimis būdais: laidumo, konvekcijos ir spinduliavimo.

Vairuoja

Šilumos laidumas dažnai naudojamas gaminant maistą.

Laidumu vadinamas šilumos perdavimas vienos medžiagos dalelėms tiesiogiai kontaktuojant su kitos medžiagos dalelėmis, nepernešant medžiagos tarp kūnų. Pasitaiko visuose agregacijos būsenos: kietas, skystis arba dujinis, nors pastarosiose dviejose dažniausiai pirmenybė teikiama konvekcijai.

Šilumos kiekį, kuris perduodamas laidumu, lemia Furjė dėsnis, pagal kurį šilumos perdavimo per kūną greitis yra proporcingas jame egzistuojančiam temperatūros gradientui.

Paprastas pavyzdys pateikiamas elektrinėje viryklėje: degiklis įkaista dėl elektrinių varžų poveikio, o ši šiluma laidumo būdu perduodama į keptuvę, kurią mes nusodiname ant jos ir, savo ruožtu, keptuvė darys tą patį su maistas ką gaminsime.

Taip pat atsitinka, kai netyčia ranka paliečiame karštą keptuvę: susilietus su oda šiluma persikels ir nudegins.

Konvekcija

Jei sumaišomi du skysčiai, tas, kurio temperatūra aukštesnė, perduoda šilumą kitam.

Konvekcija yra panaši į laidumą, išskyrus tai, kad ji atsiranda tais atvejais, kai skystis gauna šilumą ir juda, kad perduotų ją erdvėje, kurioje jis yra. Konvekcija yra šilumos perdavimas naudojant judėjimas skysčio, ar jis būtų dujinis, ar skystas.

Šis perdavimas įvyksta pagal Niutono aušinimo dėsnį, kuris teigia, kad kūnas praranda šilumą tokiu greičiu, kuris yra proporcingas kūno ir jį supančios aplinkos temperatūrų skirtumui.

Ryškus to pavyzdys atsiranda, kai šildome vandenį inde. Šiluma, perduodama laidumo būdu iš talpyklos į skystį, sušildys su juo tiesiogiai besiliečiančias dalis, kurios kils aukštyn ir privers kitas šaltas skysčio dalis užimti savo vietą, taip tolygiai įkaitindama indą. Vanduo.

Radiacija

Spinduliuotė gali atsirasti per orą ir net vakuume.

Paskutinis šilumos perdavimo tipas taip pat yra vienintelis, kuris gali atsirasti nesant kontakto, taigi ir fizinės terpės, tai yra vakuume.

Taip yra todėl, kad jo kilmė yra šiluminis judėjimas dalelės pakrautas sureikalas, kuris sukelia elektromagnetinių dalelių, tai yra šiluminės spinduliuotės, emisiją, kurios intensyvumas priklauso nuo jo temperatūros ir ilgio nagrinėjamos spinduliuotės bangos forma.

Paprastai tokioje situacijoje esantys kūnai skleidžia ultravioletinę spinduliuotę, tačiau nuo tam tikrų temperatūrų jie gali skleisti spinduliuotę matomame spektre, t. šviesa. Tokiu būdu išspinduliuojamą šilumos kiekį galima nustatyti pagal Stefano-Boltzmanno dėsnį.

Kiekvieną dieną stebime geriausią šiluminės spinduliuotės pavyzdį: Saulė. Nepaisant to, kad nuo 149,6 mln mūsų planeta, Saulės temperatūra yra tokia aukšta, kad ji į kosmosą išspinduliuoja milžiniškus šviesos ir šilumos kiekius.

Abu dalykai pasiekia žemės paviršius ir jie palaiko jį šiltą ir apšviečiamą, o bangos ilgiai svyruoja nuo ultravioletinių iki infraraudonųjų spindulių, akivaizdžiai eina per visą matomą spektrą.

Izoliatoriai ir radiacijos barjerai

Izoliatoriai leidžia palaikyti stabilią temperatūrą namo viduje.

Kaip minėjome, šilumos perdavimo negalima išvengti, tačiau jį galima sulėtinti naudojant tam tikras ir tam tikras medžiagas. Taip yra todėl, kad visos medžiagos vienaip ar kitaip perduoda šilumą, bet ne vienodu greičiu ar taip pat lengvai.

Tie, kurie jį perduoda greitai ir efektyviai, vadinami šilumos laidininkais. Priešingai, tie, kurie tai daro lėtai ir sunkiai, vadinami šilumos izoliatoriais (laidumas ir konvekcija) arba barjerais (radiacija).

Ryškus izoliacinių medžiagų pavyzdys yra termosą sudarančios medžiagos, leidžiančios karštą ar šaltą skystį išlaikyti ilgesnį laiką, sulėtindamos jo šilumos mainus su aplinką.

Šilumos perdavimo matavimo vienetai

Pagal jį Tarptautinė matavimų sistema, laidumas kūno išreiškiamas džauliais (J), kaip ir darbas ir Energija. Tačiau yra ir kitų dažniausiai naudojamų šilumos perdavimo matavimo vienetų:

  • Kilokalorijos (Kcal). A kalorijų apibrėžiamas kaip šilumos kiekis, reikalingas pakelti per a Celsijaus laipsnis gramo vandens temperatūra. Tai matas, dažnai naudojamas mityboje, norint išmatuoti cheminė energija esančių maiste. Viena kilokalorija lygi 1000 kalorijų.
  • BTU (iš anglų k Britų terminis blokas arba britų šiluminis blokas). Jis apibrėžiamas kaip šilumos kiekis, reikalingas vieno svaro vandens temperatūrai pakelti vienu laipsniu pagal Farenheitą, o tai atitinka 252 kalorijas. Ši priemonė dažniausiai naudojama angliškai kalbančiose šalyse, daugiausia Jungtinėje Karalystėje ir JAV.
!-- GDPR -->