Видове топлопредаване: коефициент на топлопреминаване

Всяко материално тяло има такива характеристики като топлината, които могат да се увеличават и намаляват. Топлината не е материална субстанция: като част от вътрешната енергия на материята, тя произтича от движението и взаимодействието на молекулите. Тъй като топлината от различни вещества може да се различава, се получава процес на пренос на топлина от по-топло вещество към вещество с по-малко топлина. Този процес се нарича топлинен трансфер. Основните видове пренос на топлината и механизмите на тяхното действие ще бъдат разгледани в тази статия.

Определяне на топлопреминаването

Топлинният трансфер или процесът на температурен трансфер могат да се получат както в материята, така и от едно вещество в друго. В този интензитет на топлина до голяма степен зависи от физичните свойства на въпроса, температурата на веществата (ако в топлообменна включващи няколко вещества) и законите на физиката. Топлопреносът е процес, който винаги протича едностранно. Основният принцип на топлообмен е, че най-нагрятото тяло винаги дава топлина на обект с по-ниска температура. Например, при гладене на дрехи, горещо желязо дава топлина на панталоните, а не обратното. Топлинният трансфер е явление, зависимо от времевия индекс, характеризиращ необратимото размножаване на топлината в пространството.

Механизми за пренос на топлина

Механизмите на термично взаимодействие на веществата могат да приемат различни форми. Има три вида топлообмен в природата:

1. Термична проводимост - механизъм на междумолекулно пренасяне на топлина от една част на тялото към друго или към друг обект. Имотът се основава на температурната нехомогенност на разглежданите вещества.
2. Конвекция - топлообмен между течности (течност, въздух).
3. Радиационната експозиция е предаване на топлина от отопляеми тела, загрята от енергия (източници) под формата на електромагнитни вълни с постоянен спектър.

Помислете за изброените видове топлообмен в повече подробности.

Топлопроводимост

Най-често се наблюдава термична проводимост при твърдите вещества. Ако под влиянието на всеки фактор в едно и също вещество се появи зони с различни температури, топлинната енергия на нагрятата част ще премине към студ. В някои случаи този феномен може да бъде наблюдаван дори визуално. Например, ако вземете метален прът, например, игла и я оставете в огъня, а след това след известно време, да видим колко топлинна енергия се предава през иглата, за да се образува в някои области на светене. На мястото, където температурата е по-висока светят ярко, и обратно, където т е нисш това тъмно. Топлопроводимостта може да се наблюдава и между две тела (чаша горещ чай и ръка)

Интензитетът на предаване на топлинния поток зависи от много фактори, чието съотношение е разкрито от френския математик Фурие. Тези фактори включват първи температурен градиент (съотношението на температурната разлика в краищата на пръта на разстоянието от единия край до другия), сечение на тялото на кръст, и термичната проводимост (всички вещества е различен, но най-високата наблюдаваното с метали). Най-значимият коефициент на топлопроводимост се наблюдава в медта и алуминия. Не е изненадващо, че тези два метала по-често се използват при производството на електрически проводници. Следвайки Закона за Фурие, стойността на топлинния поток може да бъде увеличена или намалена чрез промяна на един от тези параметри.

Видове конвекция на топлопредаване

Конвекцията, присъща основно за газове и течности, има два компонента: междумолекулна топлинна проводимост и движение (размножаване) на средата. Механизмът на действие на конвекцията възниква, както следва: при повишаване на температурата на потока на молекулата му започва по-активно движение и при липса на пространствени ограничения обемът на материята се увеличава. Последствието от този процес ще бъде намаляване на плътността на веществото и неговото движение нагоре. Забележителен пример за конвекция е движението на загрявания от радиатора въздух от акумулатора до тавана.

Има свободни и принудителни видове топлообмен с конвекция. Загрява се и се разбърква при свободен вид маса се дължи на нехомогенността на вещество, т.е. издига горещата течност върху студена естествен начин без да оказва влияние на външни сили (например, чрез нагряване стайна централно отопление). При принудителна конвекция масовото движение се осъществява под въздействието на външни сили, като например разбъркване на чай с лъжица.

Трансфер на топлинна енергия

Радиационен или радиационен топлопренос може да възникне без контакт с друг обект или вещество, така че е възможно дори в безвъздушно пространство (вакуум). Излъчвателен топлопредаване присъщи на всички органи в по-голяма или по-малка степен, и се появява под формата на електромагнитни вълни с непрекъснат спектър. Ясен пример са лъчите на слънцето. Механизмът на действие е както следва: тялото непрекъснато излъчва определено количество топлина в околното пространство. Когато тази енергия стига до другия обект или вещество, част от него се абсорбира от втората част преминава през, а третият е отразено в околната среда. Всеки обект може да излъчва топлина и да абсорбира, докато тъмните вещества могат да абсорбират повече топлина от леките.

Комбинирани механизми за топлопредаване

В природата, видовете топлообменни процеси рядко се срещат отделно. Много по-често те могат да бъдат наблюдавани заедно. В термодинамиката, комбинацията дори има име, например, термичната проводимост + конвекция - прехвърляне на конвективния топлина и топлопроводимост + топлинното излъчване се нарича радиация проводим пренос на топлина. Освен това има такива комбинирани видове топлообмен като:

• Трансфер на топлина - движението на топлинната енергия между газ или течност и твърдо вещество.
• Топлинният трансфер е прехвърлянето на t от една материя към друга посредством механична пречка.
• Конвективно-лъчева топлообмен се формира чрез комбиниране на конвекция и топлинно излъчване.

Видове топлообмен в природата (примери)

Пренасянето на топлина в природата играе огромна роля и не се ограничава до затопляне на земното кълбо слънчевата светлина. Огромни конвекционни потоци, като движението на въздушните маси, до голяма степен определят времето за цялата ни планета.

Топлинната проводимост на ядрото на Земята води до появата на гейзери и изригването на вулканични скали. Това е само малка част примери за топлопренос в световен мащаб. Заедно те образуват видовете конвективен топлопренос и радиационнопроводими видове топлопренос, необходими за поддържане на живота на нашата планета.

Използването на топлообмен в антропологични дейности

Топлината е важна част от почти всички производствени процеси. Трудно е да се каже какъв вид топлообмен човек използва най-много в националната икономика. Вероятно и трите по едно и също време. Благодарение на процесите на пренос на топлина има топене на метали, производство на огромен брой стоки, от ежедневни стоки до космически кораби.

Изключително важно за цивилизацията са топлинните агрегати, които могат да превърнат топлинната енергия в полезна сила. Сред тях можем да наречем бензинови, дизелови, компресорни, турбинни единици. За своята работа те използват различни видове топлообмен.