Різні режими теплопередачі Superprof
5 лютого 2018 р. ∙ 6 хвилин читання
Теплообмін можна порівняти з безладною мікроскопічною передачею енергії.
Існує кілька видів передачі тепла:
- Тепловіддача конвекцією
- Теплообмін за допомогою провідності
- Теплообмін радіацією
У таблиці нижче наведено огляд різних типів теплопередач, які ми опишемо:
| Проведення проведення | Залізо |
| Перенесення конвекції | Фен для волосся |
| Передача радіації | Сонячне сяйво |
Добре знати: не плутайте тепло і температуру !
Тепло - це передача енергії, яка, як кажуть, є невпорядкованою, тоді як температура характеризує стан тіла і може бути виміряна в ° C або в K.
Тепловіддача конвекцією
Визначення конвекції
Це тепловіддача, яка відбувається при русі речовини в рідкому або газоподібному середовищі.
Це пов’язано з тим, що циркуляція рідини нагрівається і циркулює тепло. Тому цей термін досить зарезервований для рідин. Тепло поширюється шляхом витіснення речовини.
Пояснення конвекції
Під час конвекції рухи зазвичай відбуваються спонтанно під впливом різниці температур між областями рідини.
Дійсно, щільність речовини залежить від її температури: газ або рідина мають густину, яка тим менша, чим вища її температура.
Принцип конвекції.
Отже, гаряча рідина має тенденцію підніматися, а холодна рідина опускатися вниз, що спричинює висхідні або спадаючі течії, які знаходяться, наприклад, у повітрі або у воді.
Під час цих рухів гарячі рідини передають тепло охолоджуючим рідинам.
Яка різниця між природною конвекцією та примусовою конвекцією ?
Природна конвекція виявляється в явищах навколишнього середовища.
Коли область атмосфери змінює температуру і рухається вертикально: зміна температури впливає на її щільність.
Це створює конвекційний рух у джерела природних явищ, таких як морські течії.
Примусова конвекція - це штучна циркуляція рідини.
Ми знаходимо цю систему примусової конвекції в центральному опаленні з прискорювачем, сонячними водонагрівачами або навіть циркуляцією крові! (Теплообмін між органами та шкірою відбувається переважно за допомогою конвекції, забезпечуваної циркуляцією крові.)
Теплообмін за допомогою провідності
Визначення провідності
Проведення - це прямий перенос тепла між матеріалами, що контактують. Теплопровідність - це термін, специфічний для твердих речовин. Це прямий теплообмін у матеріальному середовищі (шляхом поступового розповсюдження).
Пояснення провідності
Вся речовина складається з атомів (які, можливо, є частиною молекул), і ці атоми ніколи не є повністю фіксованими: вони вібрують, і ці вібрації можуть поетапно передаватися сусіднім атомам, і саме це явище відповідає передачі тепла за допомогою провідності.
Таким чином, тепло передається від найбільш збуджених частинок (тих, що мають найвищу температуру) до менш збуджених частинок (тих, що мають найнижчу температуру).
Провідність визначається передачею тепла поетапно в такому матеріалі, як метал. Дійсно, метали є хорошими теплопровідниками.
Що таке теплопровідник ?
Метали можна класифікувати за певною характеристикою: їх теплопровідністю.
Це величина, яка характеризує здатність організму проводити тепло. Чим він вищий, тим більше матеріал проводить тепло і, отже, він менш ізолюючий. Дійсно, електрони речовини поступово передають своє збудження.
Ця характеристика поєднується з електропровідністю.
Мідь та алюміній - це матеріали з дуже високою теплопровідністю.
Дерево, пінополістирол або повітря - це ізолятори. Ізоляційні матеріали обмежують втрати тепла.
Ти знав ?
Професійний посуд найчастіше виготовляється з міді. Але чому ? Мідь має виняткові характеристики. Це гігієнічний матеріал (він має природні антибактеріальні властивості) і перш за все має чудову теплопровідність. Таким чином, мідь передає тепло між полум’ям і їжею, розподіляючи тепло якомога рівномірніше.
Перенесення радіації
Визначення випромінювання
Будь-яке тіло випромінює випромінювання, частота (і, отже, енергія) залежить від температури цього тіла: це явище описується законом Відня. При кімнатній температурі більшість цього випромінювання є інфрачервоним, яке поглинається навколишнім матеріалом і перетворюється в тепло.
Що таке закон Відня ?
Закон Віна пов'язує випромінювання чорного тіла (непрозорого і невідбиваючого та недифузійного тіла, здатного поглинути все падаюче електромагнітне випромінювання) з довжиною хвилі.
Пояснення радіації
Випромінювання (електромагнітне за своєю природою) може поширюватися у вакуумі. Таким чином, поглинання речовиною може спричинити теплові явища.
Дійсно, електромагнітне випромінювання дозволяє їжі нагріватися дуже високим термічним збудженням, що призводить до підвищення температури.
Приклад: сонячне випромінювання або мікрохвильова піч.
Ти знав ?
Історія мікрохвильовки пов’язана з обжерливістю чоловіка: Персі Спенсер.
Історія розгортається в 1946 році. Персі Спенсер на той час працював на фабриці магнетронних радіолокаторів. Жадібний, Персі Спенсер мав у кишені плитку шоколаду. Одного разу, коли він підійшов до магнетрону, його плитка шоколаду розтанула в кишені.
Тоді він зрозумів, що мікрохвильові печі можуть мати інше застосування: готувати їжу. Народилася мікрохвильовка.
Для подальшого. І адіабатичний корпус, що це ?
Це матеріал, який абсолютно не пропускає тепло (наприклад, термос або калориметр).
У термосній колбі існує частковий вакуум між стінками, а зовнішній матеріал ізолює, що значно обмежує теплообмін конвекцією. Крім того, стіни срібні, щоб обмежити втрати тепла випромінюванням, відбиваючи інфрачервоне випромінювання.
Будьте обережні, щоб не сплутати з цим терміном діатерман який позначає об’єкт, що повністю пропускає тепло.
Конкретний приклад теплообміну: методи нагрівання
Існує кілька видів опалення:
Кондукційне опалення
Це нагрівання теплопередачею, яке досягається контактом двох середовищ різної температури. Таким чином, коли елемент гарячий, він нагріває інший більш холодний елемент, як тільки два елементи контактують.
Тепла підлога є прикладом кондукційного нагріву, де тепло безпосередньо передається ногам !
Конвекційне опалення
Цей тип опалення здійснюється за допомогою електричних конвекторів. Конвекційне опалення базується на наступному принципі: тепло піднімається, а холод падає.
Принцип цього типу нагрівання простий: холодне повітря потрапляє на дно приладу, потім нагрівається через електричний опір, і це тепле, легше повітря буде виходити через верхні решітки вгору, щоб нагріти навколишнє повітря.
Конвекційний нагрівач, засіб обігріву.
Променеве опалення
Цей тип нагрівання дозволяє одночасно передавати тепло через хвилі. Нові покоління радіаторів, звані радіаційними радіаторами, розподіляють тепло по прямій лінії. Електричний опір нагріває пластину, розташовану всередині пристрою.
Потім тепло випромінюється через решітки, щоб обігріти всю кімнату.
Променеве нагрівання має багато переваг, таких як змішування менше пилу та отримання менше сухого повітря.
Для подальшого ...
Теплообмін особливо вивчається вченими.
В Одеййо є сонячна піч, яка служить справжньою дослідницькою лабораторією при CNRS (Національний центр наукових досліджень). Ця піч дає можливість вивчати теплообмін при високій температурі, поведінку матеріалів в екстремальних умовах тощо.
Ця піч була побудована для роботи за принципом концентрування сонячних променів за допомогою дзеркал, що відбивають. Така конфігурація дозволяє отримати дуже різкі перепади температур і, серед іншого, вивчити вплив теплових ударів.
Сонячна піч в Одеййо, що в Піренеях, одна з найбільших у світі.
Чому сонячна піч складається з дзеркал? Будь-яке гаряче тіло випромінює електромагнітне випромінювання (особливо інфрачервоне). Використовуються поліровані матеріали або срібні поверхні, які відображають це випромінювання, як світло на дзеркалі.
Вам сподобалась стаття ?
Засновник Superprof та інженер, ми намагаємось надати найбільшу базу знань.
Захоплюючись фізикою та хімією та вивчаючи природничі науки в середній школі, я ділюсь своїми уроками (після оновлення їх відповідно до Національної освітньої програми).