Простори імен
Дії сторінки
Теплопередача. Процес, за допомогою якого енергія обмінюється у вигляді тепла між різними тілами або між різними частинами одного тіла, які перебувають при різних температурах.
Резюме
- 1 Загальне
- 2 Водіння
- 3 Конвекція
- 4 Випромінювання
- 5 Одиниці виміру
- 6 Джерела
Загальні положення
Передача тепла завжди відбувається від більш теплого тіла до більш холодного, як результат Другого закону термодинаміки. Теплообмін відбувається до тих пір, поки тіла та їх середовище не досягнуть теплової рівноваги.
Передача тепла через конвекцію, випромінювання або провідність. Хоча ці три процеси можуть відбуватися одночасно, може трапитися так, що один із механізмів переважає над двома іншими.
Коли є різниця температур між двома об’єктами в безпосередній близькості один від одного, теплообмін неможливо зупинити; це може ставати лише повільніше.
Водіння
Це механізм передачі тепла в атомному масштабі через речовину за рахунок молекулярної активності, зіткнення одних молекул з іншими, де більш енергійні частинки доставляють енергію менш енергійним, виробляючи потік тепла від найнижчих температур. до низького.
Проведення - це передача тепла між твердими тілами. Теплопровідність відбувається лише за наявності різниці температур між двома частинами провідного середовища.
Найкращі провідники тепла - метали. Повітря, оперення, пробка, дерево, лід, шерсть, папір або пластмаси є поганими теплопровідниками. Ці речовини називаються ізоляторами.
Якщо людина тримає один кінець металевого прутка, а другий кінець контактує з полум'ям свічки, так що температура його зростає, тепло передаватиметься на більш холодний кінець шляхом проведення. З кінця, нагрітого полум'ям, вони набувають більшої енергії перемішування, яка передається від одного атома до іншого, не зазнаючи жодних змін у своєму положенні, тим самим підвищуючи температуру цієї області. Цей процес триває протягом усього бару, і через певний час людина, що тримає інший кінець, помітить підвищення температури в цьому місці.
Конвекція
Конвекція - це механізм тепловіддачі шляхом переміщення маси або циркуляції всередині речовини. Якщо в рідині чи газі є різниця температур, майже напевно відбуватиметься рух рідини. Цей рух передає тепло від однієї частини рідини до іншої.
Конвекція передає тепло через обмін гарячих і холодних молекул: вона змушує воду в чайнику нагріватися рівномірно, навіть якщо лише її нижня частина контактує з полум'ям.
Цей процес, який називається конвекцією, може бути природним шляхом викликаний різницею щільностей речовини; або примусово, коли речовина змушена переміщатися з одного місця в інше, наприклад повітря за допомогою вентилятора або вода за допомогою насоса. Це відбувається лише в рідинах та газах, де атоми та молекули вільно рухаються у середовищі.
У природі більша частина тепла, отриманого атмосферою провідністю та випромінюванням поблизу поверхні, транспортується до інших шарів або рівнів атмосфери конвекцією.
Випромінювання
Теплове випромінювання - це енергія, що випромінюється речовиною при певній температурі, вона виробляється безпосередньо від джерела назовні у всіх напрямках. Ця енергія виробляється внаслідок зміни електронних конфігурацій складових атомів або молекул і транспортується електромагнітними хвилями або фотонами, тому її називають електромагнітним випромінюванням.
Електромагнітне випромінювання - це поєднання перпендикулярних один одному коливальних електричних і магнітних полів, які поширюються у просторі, переносячи енергію з одного місця в інше.
На відміну від провідності та конвекції, або інших типів хвиль, таких як звук, які потребують матеріального середовища для поширення, електромагнітне випромінювання не залежить від речовини для його поширення, насправді передача енергії випромінюванням є найбільш ефективною у вакуумі. Однак на швидкість, інтенсивність та напрямок її потоку енергії впливає присутність речовини. Таким чином, ці хвилі можуть проходити міжпланетний та міжзоряний простір і досягати Землі від сонця та зірок.
Одиниці виміру
Для вимірювання тепловіддачі в Міжнародній системі одиниць використовується той самий, що і для енергії та роботи: джоуль.
Ще однією широко використовуваною одиницею вимірювання кількості теплової енергії, що обмінюється, є калорія (кал), тобто кількість енергії, яку потрібно подавати на грам води, щоб підвищити її температуру на 1 ° С. Різні початкові умови породжують різні значення калорійності. Калорія також відома як мала калорія, порівняно з кілокалорією (ккал), яка відома як велика калорія і використовується в харчуванні.
- 1 ккал = 1000 кал
Джоуль, після численних експериментів, в яких рух деяких лопатей, рухомих набором ваг, переміщувався всередині ємності з водою, встановив механічний еквівалент тепла, визначаючи підвищення температури, що відбулося в рідині в результаті тертя виробляється перемішуванням лопатей:
- 1 кал = 4,184 Дж [1]
BTU (або британська теплова одиниця) - це показник тепла, який широко використовується в США та багатьох інших країнах Америки. Він визначається як кількість тепла, яке необхідно додати до фунта води, щоб підвищити її температуру на один градус за Фаренгейтом, і дорівнює 252 калоріям.