Пространства от имена
Действия на страницата
Топлообмен. Процес, при който енергията се обменя под формата на топлина между различни тела или между различни части на едно и също тяло, които са при различни температури.
Обобщение
- 1 Общи положения
- 2 Шофиране
- 3 Конвекция
- 4 Радиация
- 5 мерни единици
- 6 Източници
Общи положения
Топлопредаването винаги се случва от по-топло тяло към по-хладно в резултат на Втория закон на термодинамиката. Топлопредаването се случва, докато телата и тяхната среда достигнат топлинно равновесие.
Топлопренасянето чрез конвекция, излъчване или проводимост. Въпреки че тези три процеса могат да се случат едновременно, може да се случи един от механизмите да преобладава над другите два.
Когато има температурна разлика между два обекта в близост един до друг, преносът на топлина не може да бъде спрян; може само да стане по-бавен.
Шофиране
Това е механизмът на пренос на топлина в атомен мащаб през материята чрез молекулярна активност, дължащ се на сблъсъка на някои молекули с други, където по-енергийните частици доставят енергия на по-малко енергийните, произвеждайки топлинен поток от най-ниските температури. високо към ниско.
Провеждането е пренос на топлина между твърдите тела. Топлопроводимостта възниква само ако има температурни разлики между две части на проводимата среда.
Най-добрите проводници на топлина са металите. Въздух, оперение, корк, дърво, лед, вълна, хартия или пластмаси са лоши топлопроводи. Тези вещества се наричат изолатори.
Ако човек държи единия край на метална пръчка и поставя другия край в контакт с пламъка на свещ, така че температурата му да се увеличава, топлината ще се предава към по-студения край чрез проводимост. От края, нагрят от пламъка, те придобиват по-голяма възбудима енергия, която се предава от един атом на друг, без тези частици да претърпят каквато и да е промяна в позицията си, като по този начин повишават температурата на този регион. Този процес продължава през целия бар и след определено време човекът, който държи другия край, ще забележи повишаване на температурата на това място.
Конвекция
Конвекцията е механизмът на пренос на топлина чрез масово движение или циркулация в веществото. Ако има температурна разлика в рамките на течност или газ, движението на течността почти сигурно ще се случи. Това движение пренася топлината от една част на течността в друга.
Конвекцията пренася топлината чрез обмен на топли и студени молекули: води до равномерно нагряване на водата в чайника, въпреки че само долната му част е в контакт с пламъка.
Този процес, наречен конвекция, може да бъде естествено произведен само от разликите в плътностите на материята; или принудително, когато материята е принудена да се премести от едно място на друго, например въздух с вентилатор или вода с помпа. Това се случва само в течности и газове, където атомите и молекулите са свободни да се движат между тях.
В природата по-голямата част от топлината, получена от атмосферата чрез проводимост и излъчване близо до повърхността, се транспортира до други слоеве или нива на атмосферата чрез конвекция.
Радиация
Термичното излъчване е енергия, излъчвана от материя, която е с дадена температура, тя се произвежда директно от източника навън във всички посоки. Тази енергия се произвежда от промени в електронните конфигурации на съставните атоми или молекули и се транспортира чрез електромагнитни вълни или фотони, поради което се нарича електромагнитно излъчване.
Електромагнитното излъчване е комбинация от трептящи електрически и магнитни полета, перпендикулярни едно на друго, които се разпространяват в пространството, пренасяйки енергия от едно място на друго.
За разлика от проводимостта и конвекцията или други видове вълни, като звук, които се нуждаят от материална среда за разпространение, електромагнитното излъчване е независимо от материята за неговото разпространение, всъщност преносът на енергия чрез излъчване е най-ефективен във вакуум. Въпреки това, скоростта, интензивността и посоката на нейния енергиен поток се влияят от присъствието на материя. По този начин тези вълни могат да пресичат междупланетното и междузвездното пространство и да достигнат Земята от слънцето и звездите.
Мерни единици
За измерване на топлопредаването в Международната система от единици се използва същото като енергията и работата: джаулът.
Друга широко използвана единица за измерване на количеството обмяна на топлинна енергия е калорията (кал), което е количеството енергия, което трябва да се подаде на грам вода, за да се повиши температурата му с 1 ° С. Различните начални условия водят до различни стойности на калориите. Калорията е известна още като малка калория, в сравнение с килокалорията (kcal), която е известна като голяма калория и се използва в храненето.
- 1 kcal = 1000 кал
След многократни експерименти, при които движението на някои лопатки, задвижвани от набор от тежести, се движи в контейнер с вода, установява механичния еквивалент на топлина, определяйки повишаването на температурата, настъпило във флуида в резултат на триенето произведени от разбъркване на остриетата:
- 1 кал = 4.184 J [1]
BTU (или британската термична единица) е мярка за топлина, широко използвана в САЩ и много други страни в Америка. Определя се като количеството топлина, което трябва да се добави към килограм вода, за да се повиши температурата му с един градус по Фаренхайт, и е равно на 252 калории.