Примери за пренос на топлина в природата, у дома

Термичната енергия е термин, който използваме, за да опишем нивото на активност на молекулите в обект. Повишеното вълнение, по един или друг начин, се свързва с повишаване на температурата, докато в студените обекти атомите се движат много по-бавно.

Примери за пренос на топлина могат да бъдат намерени навсякъде - в природата, технологиите и ежедневието.

Примери за топлопренос

Най-големият пример за топлопреминаване е слънцето, което затопля планетата Земя и всичко, което е на нея. В ежедневието можете да намерите много от тези възможности само в много по-малко глобален смисъл. И така, какви примери за топлопреминаване можете да наблюдавате в ежедневието?

Ето някои от тях:

• Газова или електрическа печка и например тиган за пържене на яйца.
• Автомобилните горива, като бензина, са източници на топлинна енергия за двигателя.
• Включеният тостер превръща парче хляб в тост. Това се дължи на лъчистата топлинна енергия на тост, която привлича влагата от хляба и го прави хрупкава.
• Гореща чаша какао, задушаваща вашите ръце.
• Всеки пламък, от пламъка на мача до огромните горски пожари.
• Когато ледът се постави в чаша вода, топлината от водата се топи, т.е. самата вода е източникът на енергия.
• Радиаторът или отоплителната система в къщата осигуряват топлина за дълги и студени зимни месеци.
• Конвенционалните пещи са източници на конвекция, в резултат на което се поставя нагрятия хранителен продукт, поставен в тях, и започва процесът на готвене.
• Примери за топлопредаване също могат да бъдат наблюдавани в собственото ви тяло, като се вземе парче лед в ръката ви.
• Топлинната енергия е дори вътре в котката, която може да затопли коленете на домакина.

Топлината е движение

Топлинните потоци са в постоянно движение. Основните методи за тяхното прехвърляне могат да се нарекат конвенция, радиация и проводимост. Нека разгледаме тези понятия по-подробно.

Какво е проводимостта?

Вероятно много от тях многократно са забелязали, че в една и съща стая усещането за докосване на пода може да бъде напълно различно. Хубаво и топло е да ходиш на килима, но ако отидеш в банята с боси крака, осезаемата хладина незабавно дава чувство на жизненост. Само не в случаите, когато има подово отопление.

Така че защо е повърхността на плочките да се замразява? Всичко това се дължи на топлопроводимостта. Това е един от трите вида топлопренос. Всеки път, когато два обекта на различни температури са в контакт един с друг, топлинната енергия ще мине между тях. Примери за пренос на топлина в този случай могат да се изтъкнат следните: провеждане на метална плоча, на другия край на който се поставят над пламъка на свещ, с течение на времето може да се чувства болка и парене, а когато докосвате желязо прося по улиците с вряща вода може да прегорят.

Фактори на проводимостта

Добрата или лоша проводимост зависи от няколко фактора:

• Видът и качеството на материала, от който се правят предметите.
• Повърхността на двата обекта в контакт.
• Температурната разлика между двата обекта.
• Дебелина и размер на предметите.

В уравнение форма, това е, както следва: скоростта на пренос на топлина към обекта е равна на топлопроводимост на материала, от който е произведен обекта, умножена по повърхността в контакт умножена по температурната разлика между два обекта, и разделен от дебелината на материала. Това е просто.

Примери за проводимост

Директният пренос на топлина от един обект в друг се нарича проводимост, а веществата, които провеждат топлина, се наричат ​​проводници. Някои материали и вещества не се справят добре с тази задача, те се наричат ​​изолатори. Те включват дърво, пластмаса, фибростъкло и дори въздух. Както е известно, изолаторите всъщност не спират потока на топлина, а просто го забавят до известна степен.

конвекция

Този вид пренос на топлина, като конвекция, се получава във всички течности и газове. Можете да намерите такива примери за топлопреминаване в природата и в ежедневието. Когато течността се нагрее, молекулите в долната част получават енергия и започват да се движат по-бързо, което води до намаляване на плътността. Топките молекули на флуида започват да се движат нагоре, докато охладителят (по-гъстата течност) започва да потъва. След като хладните молекули стигат до дъното, те отново получават своя дял от енергията и отново се стремят към върха. Цикълът продължава докато има източник на топлина в долната част.

Примери на естествено срещащи пренос на топлина, включват следното: с помощта на специална горелка, снабдена топъл въздух, запълване на пространството балона, може да повиши цялата структура на достатъчно голяма височина, факт е, че топлият въздух е по-лек от студено.

радиация

Когато седите пред огъня, затопляте топлината, която идва от него. Същото се случва и ако сложите ръката си на изгарящата крушка, без да я докосвате. Вие също ще усетите топлината. Най-големите примери за топлопренос в ежедневието и природата се ръководят от слънчевата енергия. Всеки ден топлината на слънцето минава през 146 милиона километра празно пространство до самата Земя. Това е движещата сила на всички форми и системи на живот, които съществуват днес на нашата планета. Без този метод на предаване щяхме да имаме големи проблеми и светът няма да бъде същият, колкото го познаваме.

Радиацията е предаването на топлина чрез електромагнитни вълни, независимо дали става въпрос за радиовълни, инфрачервени лъчи, рентгенови лъчи или дори видима светлина. Всички обекти излъчват и поглъщат лъчиста енергия, включително самия човек, но не всички обекти и вещества се справят с тази задача еднакво добре. Примерите за топлопренос в ежедневието могат да се разглеждат като се използва конвенционална антена. Като правило, това, което излъчва добре, също е добро и абсорбира. Що се отнася до Земята, тя отнема енергия от слънцето и след това го връща обратно в космоса. Тази радиационна енергия се нарича земна радиация и това прави живота на планетата възможно.

Примери за топлопренос в природата, живота, технологията

Предаването на енергия, по-специално топлинната енергия, е основна област на изследване за всички инженери. Радиацията прави Земята подходяща за обитаване и дава възобновяема слънчева енергия. Конвекцията е основата на механиката, отговорна за въздушните потоци в сградите и обмен на въздух в домовете. Водопроводимостта ви позволява да загрявате тенджерата, просто като го поставите на огъня.

Многобройни примери за топлопренос в инженеринга и природата са очевидни и се срещат навсякъде в нашия свят. Почти всички играят голяма роля, особено в областта на машиностроенето. Например, при проектирането на сградна вентилационна система, инженерите изчисляват топлопредаването на сградата в околностите й, както и вътрешния топлопренос. Освен това те избират материали, които минимизират или максимизират преносването на топлината чрез отделните компоненти, за да оптимизират ефективността.

изпаряване

Когато атоми или молекули на течност (например вода) са изложени на значително количество газ, те са склонни да влиза спонтанно в газообразно състояние или се изпари. Това е така, защото молекулите непрекъснато се движат в различни посоки при случайни скорости и се сблъскват помежду си. В хода на тези процеси някои от тях получават кинетична енергия, достатъчна да отблъсне източника на отопление.

Не всички молекули обаче могат да се изпарят и да станат водни пари. Всичко зависи от температурата. Така че водата в стъклото ще се изпари по-бавно, отколкото в тигана, нагрята на печката. Врящата вода значително увеличава енергията на молекулите, което от своя страна ускорява процеса на изпаряване.

Основни понятия

• Водопроводимостта е трансфера на топлина през материята с директен контакт на атоми или молекули.
• Конвекцията е предаването на топлина, дължащо се на циркулацията на газ (например въздух) или течност (например вода).
• Радиацията е разликата между абсорбираното и отразеното количество топлина. Тази способност е силно зависима от цвета, черните обекти поглъщат повече топлина от леките.
• Изпаряването е процес, при който атомите или молекулите в течно състояние получават достатъчно енергия, за да станат газ или пари.
• Парникови газове - Това са газове, които улавят топлината на слънцето в атмосферата на Земята, което води до парников ефект. Има две основни категории - водна пара и въглероден диоксид.
• Възобновяеми енергийни източници - те са безгранични ресурси, които се попълват бързо и естествено. Ето примери за топлопредаване в природата и технологиите: вятърът и енергията на слънцето.
• Термичната проводимост е скоростта, при която материалът прехвърля топлинна енергия през себе си.
• Термичното равновесие е състояние, при което всички части на системата са в същия температурен режим.

Прилагане на практика

Многобройни примери за топлопренасяне в природата и технологията (снимките по-горе) показват, че тези процеси трябва да бъдат добре проучени и служени за добро. Инженерите прилагат своите знания за принципите на топлопреноса, изследват нови технологии, които включват използването на възобновяеми ресурси и са по-малко вредни за околната среда. Ключовият момент е разбирането, че трансферът на енергия отваря безкрайни възможности за инженерни решения, а не само.