prenos tepla

Fyzický

2022

Vysvetlíme, čo je prenos tepla a ako k nemu dochádza vedením, prúdením a sálaním. Okrem toho izolanty a opatrenia.

Teplo sa vždy prenáša zo systémov s vyššou teplotou do nižšej.

Čo je to prenos tepla?

Hovorí sa tomu prenos tepla, prenos tepla alebo prenos tepla. teplo kfyzikálny jav ktorý spočíva v prenose tepelnej energie z jedného média do druhého.

K tomu dochádza, keď dvajasystémov ktoré sú rôzneteploty sú uvedené do kontaktu, čo umožňuje tok energie z bodu najvyššej teploty do bodu s najnižšou teplotou, až kým sa nedosiahne atepelná rovnováha, v ktorom sa vyrovnávajú teploty.

Proces prenosu tepla je nezastaviteľný (nedá sa zastaviť), hoci sa dá spomaliť (dá sa spomaliť) pomocou tyčí a izolantov. Ale pokiaľ je rozdiel v teple v vesmírteplo bude mať tendenciu prenášať sa cez dostupné médiá. V závislosti od nich môže tento prenos prebiehať v troch režimoch: vedenie, prúdenie a žiarenie.

Šoférovanie

Vedenie tepla sa často používa na varenie jedla.

Vedenie sa nazýva prenos tepla priamym kontaktom častíc jedného materiálu s časticami druhého bez prenosu hmoty medzi telesami. Vyskytuje sa vo všetkých agregačné stavy: pevný, kvapalina alebo plynný, aj keď v posledných dvoch sa zvyčajne uprednostňuje konvekcia.

Množstvo tepla, ktoré sa prenáša vedením, určuje Fourierov zákon, podľa ktorého je rýchlosť prenosu tepla cez teleso úmerná teplotnému gradientu, ktorý v ňom existuje.

Jednoduchý príklad vidíme na elektrickom sporáku: horák sa zahrieva pôsobením elektrického odporu a teplo sa prenáša vedením na panvicu, ktorú naň položíme, a panvica zase urobí to isté s jedlo čo budeme variť.

Stáva sa to aj vtedy, keď sa náhodou dotkneme horúcej panvice rukou: teplo sa pri kontakte prenesie na našu pokožku a spôsobí popáleniny.

Konvekcia

Ak sa zmiešajú dve kvapaliny, jedna s vyššou teplotou odovzdáva teplo druhej.

Konvekcia je podobná kondukcii, až na to, že sa vyskytuje v prípadoch, keď tekutina prijíma teplo a pohybuje sa, aby ho odovzdala v priestore, kde je obsiahnutá. Konvekcia je prenos tepla pomocou pohyb kvapaliny, či už plynnej alebo kvapalnej.

K tomuto prenosu dochádza za podmienok stanovených Newtonovým zákonom o ochladzovaní, ktorý hovorí, že teleso stráca svoje teplo rýchlosťou úmernou rozdielu teplôt medzi telesom a jeho okolím.

Jasný príklad toho nastáva, keď ohrievame vodu v nádobe. Teplo prenášané vedením z nádoby do kvapaliny zohreje časti, ktoré sú s ňou v priamom kontakte, ktoré sa zdvihnú a prinútia iné studené časti kvapaliny, aby zaujali ich miesto, čím sa nádoba rovnomerne zohreje. Voda.

Žiarenie

Žiarenie môže prebiehať vzduchom a dokonca aj vo vákuu.

Posledný typ prenosu tepla je zároveň jediný, ktorý môže nastať bez kontaktu a teda aj fyzického média, teda vo vákuu.

Je to preto, že jeho pôvod je v tepelnom pohybe častice nabitý száležitosťktorý spúšťa emisiu elektromagnetických častíc, teda tepelného žiarenia, ktorého intenzita je závislá od jeho teploty a dĺžka tvar vlny uvažovaného žiarenia.

Vo všeobecnosti telesá v tejto situácii vyžarujú ultrafialové žiarenie, ale od určitých teplôt môžu vyžarovať žiarenie vo viditeľnom spektre, tj. svetlo. Množstvo takto vyžarovaného tepla môže byť určené Stefanovým-Boltzmannovým zákonom.

Každý deň pozorujeme najlepší príklad tepelného žiarenia: slnko. Napriek tomu, že je vzdialený 149,6 milióna kilometrov naša planéta, teplota Slnka je taká vysoká, že do vesmíru vyžaruje obrovské množstvo svetla a tepla.

Obe veci dosiahnu zemského povrchu a udržujú ho teplý a osvetlený, pričom vlnové dĺžky siahajú od ultrafialového po infračervené, pričom očividne prechádzajú celým viditeľným spektrom.

Izolátory a radiačné bariéry

Izolátory umožňujú udržiavať stabilnú teplotu vo vnútri domu.

Ako sme už povedali, prenosu tepla nemožno zabrániť, ale možno ho spomaliť použitím určitých a určitých materiálov. Je to preto, že všetky materiály prenášajú teplo tak či onak, ale nie rovnakou rýchlosťou alebo rovnako ľahko.

Tie, ktoré ho prenášajú rýchlo a efektívne, sa nazývajú tepelné vodiče. Naopak, tie, ktoré to robia pomaly a namáhavo, sa nazývajú tepelné izolanty (kondukcia a konvekcia) alebo bariéry (žiarenie).

Jasným príkladom izolačných materiálov sú tie, ktoré tvoria termosku, ktoré umožňujú dlhšie uchovanie horúcej alebo studenej tekutiny tým, že spomaľujú jej výmenu tepla s životné prostredie.

Jednotky merania prestupu tepla

Podľa neho Medzinárodný systém meraní, vodivosť telesa je vyjadrená v jouloch (J), ako pre prácu a energie. Existujú však aj iné bežne používané jednotky na meranie prenosu tepla:

  • Kilokalórie (Kcal). A kalórií je definované ako množstvo tepla potrebného na zvýšenie a stupeň Celzia teplota gramu vody. Je to miera často používaná vo výžive na meranie chemická energia obsiahnuté v potravinách. Jedna kilokalória sa rovná 1000 kalóriám.
  • BTU (z angl Britská tepelná jednotka alebo britská tepelná jednotka). Je definovaný ako množstvo tepla potrebného na zvýšenie teploty jednej libry vody o jeden stupeň Fahrenheita, čo zodpovedá 252 kalóriám. Toto opatrenie sa bežne používa v anglicky hovoriacich krajinách, najmä v Spojenom kráľovstve a Spojených štátoch.
!-- GDPR -->