Визначення та пояснення теплопередачі
A теплопередача дзвонити Теплова передача або теплопередача є транзитом енергії у вигляді невпорядкованої мікроскопії.
Кажуть, що два тіла, що мають однакову температуру, перебувають у "тепловій рівновазі". Якщо їх температура (Температура - це фізична величина, виміряна за допомогою термометра і.) Різна (У математиці різне визначається в алгебраїчній теорії.), Найгарячіше тіло віддає енергію (У здоровому глузді енергія позначає все, що дає можливість виконувати роботу, виготовляти.) До найхолоднішого тіла: існує теплообмін (Тепловий перенос, частіше називаний теплом, це передача енергії.), або за допомогою тепла (У просторіччі слова тепло і температура часто має еквівалентне значення.) .
Вивчення теплопередач доповнює вивчення термодинаміки (ми можемо визначити термодинаміку двома простими способами: наукою про тепло.) Описуючи, як відбувається передача енергії. На відміну від термодинаміки, термокінетика надає інформацію про спосіб передачі в ситуації (в географії ситуація є просторовим поняттям, що дозволяє відносне розташування а.) відсутність балансу а також на значення теплового потоку (Тепловий потік - це передача тепла (або теплової енергії) через тіло.) .
Загальне: еволюція двох контактуючих тіл
Нехай два об’єкти А і В недеформований в одному ідеально ізольована система термічно і механічно, що має такі характеристики:
| Обсяг (Обсяг у фізичній науці чи математиці - це величина, яка вимірює розширення.) VA | Том VB |
| Температура ТА | Температура ТБ |
| Маса (Термін маса використовується для позначення двох величин, приєднаних до однієї.) МА | Маса мБ |
| Питома теплота cpA | Питома теплоємність cpB |
Відповідно до першого принципу термодинаміки маємо:
- Отже, об’єкти недеформуються
- Тому система ізольована
QA та QB - це відповідно теплові енергії, отримані об'єктом A та об'єктом B
Другий принцип термодинаміки дозволяє записати таке відношення сполучного (сполучна речовина - це рідкий продукт, який агломерує тверді частинки у вигляді порошку.) Ентропії об'єктів А і В:
0 \, "/>
за визначенням (Визначення - це дискурс, який говорить про те, що є річ або що означає ім'я. Звідси.)
Ми можемо написати:
0 \, "/>
0 \, "/>
0 \, "/> 0 \," /> T_B \, "/>
0 \ Rightarrow \ delta \ Q_B> 0, \ end \ right. \, "/>
Тож об’єкт А відмовляється від енергії, а об’єкт В отримує енергію. Найгарячіший об’єкт віддає енергію холоднішому об’єкту (холод - це протилежне відчуття жару, пов’язане з низькими температурами.). При ізольованій системі найхолодніший об’єкт отримує стільки енергії, скільки відмовляється найгарячіший об’єкт.
Режими теплопередачі
Є три режими передачі:
- Провідність: тепло переходить від одного тіла до іншого при контакті.
- Конвекція: тіло, що рухається, забирає тепло, яке воно містить. Кількість (Кількість - загальний термін у метрології (кількість, кількість); скаляр.) Тепла, що транспортується таким чином, може бути значним, особливо у разі зміни фази (Слово фаза може мати кілька значень, воно використовується в кілька полів і.) .
- Випромінювання (Випромінювання - це передача енергії у вигляді хвиль або частинок, яка може виникнути.) (Випромінювання): усі тіла випромінюють світло (Світло - це набір електромагнітних хвиль, видимих оку.), Залежно від їх температури, і нагріватись світлом, яке вони отримують.
Проведення
Провідний перенос - це обмін енергією з контактом, коли в середовищі є градієнт температури.
Енергія розсіюється в середовищі, температура поступово зростає (наприклад, якщо ложка знаходиться в гарячому посуді і її хвіст стирчить, тепло передається в хвіст ложки шляхом провідності).
У газі (Газ - це сукупність дуже слабо зв’язаних атомів або молекул і.) Або рідини (Рідка фаза є станом речовини. У цій формі речовина є.) Енергія поширюється шляхом прямого контакту між молекулами без переміщення (У геометрії переміщення - це подібність, яка зберігає відстані та кути.), помітна для молекул. У твердому тілі вібрація атомів (Атом (від грецького ατομος, atomos, "que не можна.) Навколо (Навколо - це назва, яку дає пташина номенклатура французькою мовою (оновлена)). крок за кроком.
У випадку з кристалами вібрації мережі (Комп’ютерна мережа - це набір обладнання, пов’язаного між собою для обміну). Присутні неоднорідності, які утворюють «частинки», фонони. Ці фонони взаємодіють із вільними електронами, що пояснює, чому теплопровідність (Теплопровідність є фізичною величиною, що характеризує поведінку.) І електричні пов'язані (наприклад, метали є хорошими провідниками електрики (Електрика є фізичним явищем через різні електричні заряду.) і тепла).
Приклади перенесення проводом: перенесення через стіну, заморожування (Ми називаємо заморожуванням будь-яку техніку, спрямовану на передачу продукту.) Зимою з землі (Зима - це один з чотирьох сезонів в помірних поясах). .
Конвекція (Конвекція - це спосіб передачі енергії, що передбачає витіснення.)
Визначення: передача енергії, що супроводжується рухом молекул у рідині (Рідина - це цілком деформоване матеріальне середовище. Ми групуємо під цим.) (Рідина або газ).
- Природна (або вільна) конвекція: теплообмін відповідає за рух. Теплообмін викликає рух.
- Примусова конвекція: існує проекція (Картографічна проекція - це набір прийомів, що дозволяють зобразити поверхню.) За допомогою механічного пристрою (повсякденною мовою механіка - це область машин, двигунів, транспортних засобів, органів) молекул на опалювальному приладі. Рух викликає тепловіддачу.
Зверніть увагу, що в двох випадках закони вкрай різняться.
Приклад передачі конвекцією: обмін між гарячим і холодним в обмінниках (примусова конвекція), охолодження чашки гарячої рідини шляхом продування на ній (примусова конвекція), дифузія (У просторіччі термін дифузія відноситься до поняття де.) над електричним нагрівачем (природна конвекція, якщо в нагрівачі немає вентилятора).
Див. Розгорнуту статтю: Конвекція
Випромінювання (випромінювання, синонім випромінювання у фізиці, відноситься до процесу випромінювання або).
Визначення: передача енергії без речовини (Матерія - це речовина, яка утворює будь-яке тіло, що має відчутну реальність. Її.). Передача відбувається за допомогою електромагнітного випромінювання (електромагнітне випромінювання позначає порушення електричних полів.) (Наприклад: інфрачервоне). Перенесення може відбуватися у вакуумі (вакуум зазвичай визначається як відсутність речовини в просторовій зоні.). Характерним прикладом цього типу передачі є випромінювання сонця (Сонце (соль на латині, Геліос або Ήλιος на грецькій мові) - зірка.).
Приклад передачі випромінюванням: система опалення (нагрів - це дія передачі теплової енергії на об'єкт,.
Саме закон Стефана-Больцмана (У фізиці закон Стефана-Больцмана [1] встановлює, що загальна випромінювана потужність на одиницю.) (Або закон Стефана) дозволяє кількісно оцінити ці обміни. Енергія, яку випромінює тіло, записана:
- : Константа Стефана-Больцмана (позначена константа Стефана-Больцмана (названа на честь фізиків Йофефа Стефана та Людвіга Больцмана).) = 5,6703. 10 -8 W.m -2 .K -4
- : коефіцієнт (у математиці коефіцієнт - це коефіцієнт множення, який залежить від певного.), який дорівнює 1 для чорного тіла (у фізиці чорне тіло позначає ідеальний об'єкт, від якого електромагнітний спектр не залежить.) і який є від 0 до 1 залежно від стану поверхні (Поверхня, як правило, відноситься до поверхневого шару об’єкта. Термін а.) Матеріалу (Матеріал - це матеріал природного або штучного походження, який формує людина). .
- : поверхня тіла
- : температура тіла в Кельвіні (Кельвін (символ К, названий на честь лорда Кельвіна) - це одиниця термодинамічної температури СІ. Пар.)
Якщо тіло, що приймає, відображає певні довжини хвиль або є прозорим для інших, лише довжини хвиль (хвиля - це поширення збурення, що викликає оборотні зміни в своєму шляху.) Поглинене сприяє його тепловій рівновазі (Теплова - це наука, яка займається виробництвом енергії, використання.). Якщо, з іншого боку, приймаюче тіло - це чорне тіло, тобто воно поглинає всі електромагнітні випромінювання, то всі випромінювання сприяють його тепловій рівновазі.
Поєднання (комбінація може бути:) режимів передачі
Передача тепла зазвичай досягається комбінацією декількох режимів.
Наприклад, система центрального опалення (ми говоримо про централізоване опалення, коли ми опалюємо кілька приміщень будівлі або приміщення), поєднує в собі конвекцію (як правило, примусову) для нагрівання рідини в котлі (Котел є приладом (або навіть промисловим установки, залежно від його потужності).), провідність для нагрівання стінок радіатора та конвекція (загалом природна) для нагрівання повітря (Повітря - це суміш газів, що складають атмосферу Землі. Він не має запаху та.) навколо радіатора . У разі нагрівання твердої речовини (непрозорої в тому сенсі (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) - це науковий проект, метою якого є.) Строгий термін) випромінюванням, передача тепла буде поєднанням випромінювання та провідності . Це має місце зі склом (Скло, повсякденною мовою, позначає твердий, крихкий матеріал або сплав.) Нагрівається сонячним випромінюванням (на додаток до космічних променів (частинки, надзвичайно оживлені швидкістю та енергією). передачу також можна поєднувати з природною конвекцією за склом кімнати.
Зазначимо, що іноді теплообмін супроводжується перенесенням матеріалу. Наприклад, це має місце при кипінні (Кипіння - це утворення бульбашок під час бурхливої зміни тіла.) Частина рідини зазнає фазового перетворення, і газ, що утворюється таким чином, рухається.
Фізичні величини
Флюс (Слово флюс (від лат. Fluxus, потік), як правило, позначає набір елементів.) Тепловий
Тепловий потік - це кількість теплової енергії (Теплова енергія - це кінетична енергія об’єкта, яка спричинена хвилюванням.), Яка проходить через (стяжка - основна частина залізничної колії. Це частина, розміщена поперек.) ізотермічна поверхня за одиницю часу (Час - це концепція, розроблена людьми для його розуміння.). Це називається "тепловою потужністю" для теплового обладнання, такого як радіатори.
Потік виражається в:
- Вт: Вт (СІ);
- калорія в секунду: ккал. с -1 (одиниця, яку використовують теплові інженери).
Щільність (Густина або відносна щільність тіла - це відношення його щільності до.) Теплового потоку
Щільність теплового потоку (або поверхневого теплового потоку) - це тепловий потік на одиницю площі. Щільність теплового потоку виражається у ватах (Ватт (символ W) - це одиниця, отримана з міжнародної системи для.) На квадратний метр (Квадратний метр (символ м²) - одиниця площі міжнародної системи.) (Шм -2).
Якщо щільність потоку рівномірна на розглянутій поверхні:
Глобальний коефіцієнт теплопередачі
У стаціонарному стані відношення, яке пов'язує потік з температурами двох контактуючих об'єктів, можна записати, використовуючи таке співвідношення:
- S в м 2
- T в Кельвіні (K)
- Від K до W. м - 2 . К - 1
Коефіцієнт K, що характеризує середовище, в якому буде відбуватися перенесення.
Ми можемо зробити аналогію з електричним відношенням:
Де 1/KS являє собою тепловий опір, який можна відзначити Rth (K.W -1).
За аналогією з електричними законами ми можемо скласти таку діаграму: