Što je prijenos topline? Prijenos topline u prirodi i tehnologiji

formacija
Učitavanje ...

Razgovarajmo o tome koji je toplinski prijenos. Ovim pojmom podrazumijevamo proces prijenosa energije u materiji. Karakterizira ga složeni mehanizam, opisan jednadžbom provodljivosti topline.

Vrste prijenosa topline

Kako je prijenos topline podijeljen? Toplinska vodljivost, konvekcija, zračenje su tri načina prijenosa energije koji postoje u prirodi.

Svaki od njih ima svoje osobitosti, značajke, primjene u tehnologiji.

što je prijenos topline

Toplinska vodljivost

Prema količini topline mislimo na zbrojkinetička energija molekula. Oni mogu prenijeti dio svoje topline na hladne čestice u sudaru. Toplinska vodljivost maksimalno se očituje u krutinama, manje karakterističnim za tekućine, apsolutno nije karakteristična za plinovite tvari.

Kao primjer, potvrđivanje sposobnosti krutih tvari za prijenos topline s jednog mjesta na drugo, razmotrite sljedeći eksperiment.

Ako je čelična žica fiksiranametalne gumbe, a onda dovodite kraj žice na goruću duhovnu lampu, a postupno se otpuštaju gumbi. Kada se zagrije, molekule počinju kretati brže, često se međusobno sudaraju. Te čestice daju svoju energiju i topline u hladnijim regijama. Ako tekućina i plin ne daju dovoljno brzo odvod topline, to dovodi do oštrog porasta gradijenta temperature u vrućem području.

prijenos topline u prirodi i tehnologiji

Toplinsko zračenje

Odgovarajući na pitanje o vrsti prijenosa toplineuz prijenos energije, potrebno je spomenuti ovu metodu. Prijenos zračenja uključuje prijenos energije elektromagnetskim zračenjem. Ova varijanta je promatrana na temperaturi od 4000 K, opisana jednadžbom toplinske vodljivosti. Apsorpcijski koeficijent ovisi o kemijskom sastavu, temperaturi i gustoći određenog plina.

Prijelaz topline zraka ima određenu granicu,Uz povećanje protoka energije, gradijent temperature raste, apsorpcijski koeficijent se povećava. Nakon što vrijednost gradijenta temperature prijeđe adiabatski gradijent, konvekcija će se pojaviti.

Što je prijenos topline? To je fizički proces prijenosa energije iz vrućeg objekta na hladni objekt izravnim kontaktom ili kroz pregradu koja razdvaja materijale.

Ako tijela jednog sustava imaju različite temperature, proces prijenosa energije odvija se sve dok se između njih ne uspostavlja termodinamička ravnoteža.

korištenje prijenosa topline

Značajke prijenosa topline

Što je prijenos topline? Koje su značajke ovog fenomena? Ne može se potpuno zaustaviti, možemo li samo smanjiti njezinu brzinu protoka? Je li prijenos topline korišten u prirodi i tehnologiji? To je izmjena topline koja prati i karakterizira mnoge prirodne pojave: evoluciju planeta i zvijezda, meteorološki procesi na površini našeg planeta. Na primjer, zajedno s izmjenom mase, proces prijenosa topline omogućuje analizu hlađenja, sušenja i difuzije isparavanja. Odvija se između dva nosača toplinske energije kroz čvrstu stijenu koja djeluje kao sučelje tijela.

Prijelaz topline u prirodu i tehnologiju je način karakterizacije stanja pojedinog tijela, analizom svojstava termodinamičkog sustava.

kakav prijenos topline prati prijenos

Fourierov zakon

Zove se zakon provođenja topline jerodnosi se na ukupnu snagu gubitka topline, temperaturne razlike s površinom paralelopipeda, njezine duljine, kao i koeficijent toplinske vodljivosti. Na primjer, za vakuum, ovaj pokazatelj je praktički nula. Razlog tom fenomenu je minimalna koncentracija materijala čestica u vakuumu koja može nositi toplinu. Unatoč sličnoj značajci, u vakuumu postoji varijanta prijenosa energije zračenjem. Primjena prijenosa topline bit će razmotrena na temelju termos. Zidovi su dvostruki kako bi se povećala proces refleksije. Između njih su ispumpavali zrak, smanjujući gubitak topline.

provođenje topline topline

konvekcija

Odgovarajući na pitanje o tome što je prijenos topline,Razmotrimo postupak prijenosa topline u tekućinama ili plinovima spontanim ili prisilnim miješanjem. U slučaju prisilne konvekcije, kretanje tvari je uzrokovano djelovanjem vanjskih sila: lopatice ventilatora, crpke. Slična se opcija koristi u onim situacijama gdje prirodna konvekcija nije učinkovita.

U tim slučajevima promatra se prirodni proces,kada se, s neravnim zagrijavanjem, zagrijavaju niži slojevi materije. Njihova se gustoća smanjuje, oni se popne. S druge strane, gornji slojevi su hlađeni, teži, niži. Nadalje, postupak se ponavlja, a miješanjem se u strukturi vrtloga uočava samoorganizacija, redovita rešetka se formira iz konvekcijskih stanica.

Zbog prirodne konvekcije nastaju oblaci, taloženje atmosferskog taloženja, provodi se gibanje tektonskih ploča. To je konvekcijom na suncu koje granulira oblik.

Pravilna upotreba prijenosa topline jamči minimalni gubitak topline, maksimalnu potrošnju.

prijenos topline zraka

Bit konvekcije

Objasniti konvekciju, može se koristiti zakonArchimedes, kao i toplinsko širenje krutina i tekućina. Kako temperatura raste, volumen tekućine se povećava, gustoća se smanjuje. Pod utjecajem Arhimedove snage, upaljač (zagrijan) tekućina teži prema gore, a hladni (gusti) slojevi pada, postupno zagrijavaju.

U slučaju grijanja tekućine odozgo, topla tekućinaostaje u početnom položaju, tako da se konvekcija ne promatra. Na taj način teče tekućina koja prati prijenos energije iz grijanih područja na hladna mjesta. U plinovima se konvekcija pojavljuje sličnim mehanizmom.

Iz termodinamičkog gledišta konvekcijasmatraju se varijantom prijenosa topline, u kojem se prijenos unutarnje energije odvija odvojenim tokovima tvari koje se ne zagrijavaju neravnomjerno. Sličan fenomen pojavljuje se u prirodi iu svakodnevnom životu. Na primjer, grijači radijatori postavljeni su na najmanju visinu od poda, u blizini prozorskog pragova.

Zatim se zagrijava hladni zrakpostupno se diže, gdje se miješa s hladnim masama zraka, koji su spušteni s prozora. Konvekcija dovodi do uspostavljanja jedinstvene temperature u sobi.

Među uobičajenim primjerima atmosferevjetrovi s konvekcijom: monsuni, povjetarci. Zrak koji se zagrijava na određene dijelove Zemlje hladi nad drugima, zbog čega se njegova cirkulacija javlja, a vlaga i energija se prenose.

Značajke prirodne konvekcije

Nekoliko čimbenika utječe na to odjednom. Na primjer, dnevno kretanje Zemlje, morske struje i površinski reljef utječu na brzinu prirodne konvekcije. To je konvekcija koja je osnova izlaza iz kratera vulkana i cijevi dima, formiranje planina, plutajućih ptica.

aplikacija za prijenos topline

U zaključku

Toplotno zračenje je elektromagnetskoproces s kontinuiranim spektrom, koji emitira materija, proizlazi iz unutarnje energije. Za izračunavanje toplinskog zračenja, u fizici se koristi crni model tijela. Termičko zračenje opisano je pomoću Stefan-Boltzmannovog zakona. Snaga zračenja takvog tijela je izravno proporcionalna površini i tjelesnoj temperaturi koja se uzima u četvrtu snagu.

Toplinska vodljivost je moguća u svim tijelimaimaju neujednačenu temperaturu raspodjele. Bit fenomena sastoji se u promjeni kinetičke energije molekula i atoma, koja određuje temperaturu tijela. U nekim slučajevima, provođenje topline se smatra kvantitativnom sposobnošću određene tvari da provede toplinu.

Procesi izmjene topline nisu ograničeni na zagrijavanje površine Zemlje pomoću sunčevog zračenja.

Ozbiljne strujne konvekcije u Zemljinoj atmosferikarakteriziraju promjene na cijelom planetu vremenskih uvjeta. Kad temperatura padne u atmosferu između polarnih i ekvatorijalnih regija nastaju konvektivne struje: mlazne struje, trgovinski vjetrovi, hladne i tople fronte.

Prijenos topline iz jezgre zemlje na površinuuzrokuje vulkanske erupcije, pojavu gejziraka. U mnogim regijama geotermalna energija se koristi za proizvodnju električne energije, toplinu stambenih i industrijskih prostora.

To je toplina koja postaje obvezatan sudionikmnoge proizvodne tehnologije. Na primjer, prerada i taljenje metala, proizvodnja hrane, prerada nafte, pogon motora - sve to radi samo u prisustvu toplinske energije.

Učitavanje ...
Učitavanje ...