A természetben háromféle hőátadás létezik: 1) hővezetés; 2) konvekció; 3) sugárzás.
Hővezető
A hővezető képesség a hő átadása egyik testről a másikra, amikor megérinti, vagy a test melegebb részéről hidegre.
A különböző anyagok hővezető képessége eltérő. Minden fém magas hővezető képességgel rendelkezik. A gázok alacsony hővezető képességgel rendelkeznek, a vákuumnak nincs hővezető képessége (vákuumban nincsenek olyan részecskék, amelyek hővezető képességet biztosítanának).
A rosszul hőt vezető anyagokat hőszigetelőnek nevezzük.
A mesterségesen létrehozott hőszigetelők kőgyapot, polisztirolhab, habgumi, cermet (űrhajók gyártásához használják).
Konvekció
A hő terjedését gáz- vagy folyadéksugarak mozgatásával konvekciónak nevezzük.
A konvekció során a hőt maga az anyag továbbítja. A konvekció csak folyadékokban és gázokban figyelhető meg.
Hősugárzás
A meleg test infravörös sugarak segítségével történő elterjedését hősugárzásnak nevezzük.
A hősugárzás az egyetlen hőátadás, amely vákuumban történhet. Minél magasabb a hőmérséklet, annál erősebb a hősugárzás. Hősugárzást termelnek például emberek, állatok, a Föld, a Nap, kályha, tűz. Az infravörös sugárzás leképezhető vagy mérhető termográffal (hőkamerával).
| Az infravörös hőkamerák láthatatlan infravörös vagy hősugárzást érzékelnek, és pontos érintésmentes hőmérsékletmérést biztosítanak Az infravörös termográfia lehetővé teszi a hősugárzás teljes megjelenítését. Az ábrán egy személy tenyeréből származó infravörös sugárzás látható. | |
............................................................................. Az épületek és szerkezetek termográfiai felmérése során lehetőség van a megnövekedett hőáteresztő képességű szerkezeti helyek észlelésére, a különböző szerkezetek kötéseinek minőségének ellenőrzésére, valamint a fokozott légcserével rendelkező helyek megtalálására. |
www.yaklass.ru
Példák 15-20 termikus jelenségre, amelyek megjelölésével (sugárzás; konvekció; hőátadás)
Fűtés és hűtés, párolgás és forrás, olvadás és megszilárdulás, kondenzáció mind példák a termikus jelenségekre.
A Föld fő hőforrása a Nap. Ezenkívül az emberek sok mesterséges hőforrást használnak: tüzet, tűzhelyet, vízmelegítést, gáz- és elektromos fűtőberendezéseket stb.
Nem lehetett azonnal válaszolni arra a kérdésre, hogy mi a melegség. Csak a 18. században derült ki, hogy minden test molekulákból áll, a molekulák mozognak és kölcsönhatásba lépnek egymással. Aztán a tudósok rájöttek, hogy a hő összefügg a molekulák mozgási sebességével. Amikor a testeket felmelegítik, a molekulák sebessége nő, és amikor lehűtik, csökken.
Tudod, hogy ha hideg kanalat teszel a forró teába, egy idő után felmelegszik. Ugyanakkor a tea hőjének egy részét nemcsak a kanálnak, hanem a környező levegőnek is átadja. A példából jól látható, hogy a melegebb testről a kevésbé fűtött testre is átadható a hő. A hőátadásnak három módja van - hővezetés, konvekció, sugárzás.
Egy kanál melegítése forró teában a hővezető képesség egyik példája. Minden fém jó hővezető képességgel rendelkezik.
A hőt folyadékokban és gázokban konvekció útján továbbítják. Amikor vizet melegítünk egy serpenyőben vagy vízforralóban, az alsó vízrétegek először felmelegednek, világosabbá válnak és felfelé rohannak, átadva a helyét a hideg víznek. A konvekció a szobában történik, amikor a fűtés be van kapcsolva. Az akkumulátorból származó forró levegő felemelkedik, és a hideg levegő leereszkedik. De sem a hővezetés, sem a konvekció nem tudja megmagyarázni, hogyan melegíti például a tőlünk távol eső Nap a Földet. Ebben az esetben a hőt a levegő nélküli térben sugárzás (hősugarak) továbbítják.
Hőmérőt használnak a hőmérséklet mérésére. Általában szobai vagy orvosi hőmérőket használ.
Amikor Celsius -féle hőmérsékletről beszélnek, olyan hőmérsékleti skálát értenek alatta, amelyben 0 ° C felel meg a víz fagyáspontjának, és 100 ° C a forráspontja.
Egyes országok (USA, Egyesült Királyság) a Fahrenheit -skálát használják. Ebben a 212 ° F 100 ° C -nak felel meg. A hőmérséklet egyik skáláról a másikra történő átváltása nem túl egyszerű, de ha szükséges, mindegyik saját maga teheti meg. Ahhoz, hogy a hőmérsékletet Celsius -ból Fahrenheit -fokra konvertáljuk, szorozzuk meg a Celsius -hőmérsékletet 9 -gyel, osszuk el 5 -vel és adjunk hozzá 32 -et. A fordított átmenethez vonjuk ki a 32 -et a Fahrenheit -hőmérsékletből, a többit szorozzuk meg 5 -tel, és osszuk el 9 -gyel.
A fizikában és az asztrofizikában gyakran használnak egy másik skálát - a Kelvin -skálát. Ebben a természetben a legalacsonyabb hőmérsékletet (abszolút nulla) 0 -nak vesszük. -273 ° C -nak felel meg. A skála mértékegysége Kelvin (K). Ha a hőmérsékletet Celsius -ból Kelvin -féle hőmérsékletre szeretné konvertálni, adja hozzá a 273 -at Celsius -fokhoz. Például 100 ° C Celsius -ban, és 373 K. Kelvin -ben. Fordított fordításhoz vonja le a 273 -at. Például a 0 K -273 ° C .
Hasznos tudni, hogy a Nap felszínének hőmérséklete 6000 K, belül pedig 15 000 000 K. A csillagoktól távol eső világűr hőmérséklete megközelíti az abszolút nullát.
Úgy gondoljuk, hogy nem kell meggyőznie a termikus jelenségek fontosságáról. A velük kapcsolatos ismeretek segítenek az embereknek otthoni fűtőberendezések, hőmotorok (belső égésű motorok, gőzturbinák, sugárhajtóművek stb.) Tervezésében, az időjárás előrejelzésében, a fémolvasztásban, hőszigetelő és hőálló anyagok létrehozásában, amelyeket mindenhol használnak-a házak építésétől kezdve az űrhajóknak.
fizikahelp.ru
Itt letöltheti a 8. osztály "Hővezető képesség, konvekció, sugárzás" lecke összefoglalóját a következő témához: Fizika. Ez a dokumentum segít jó minőségű tananyag előkészítésében.
Tárgy: Fizika és csillagászat
Osztály: 8 orosz
Az óra típusa: kombinált
A lecke célja:
Technikai oktatási segédanyagok: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Az óra szerkezete
1. Az óra megszervezése (2 perc)
Üdvözlet a diákoknak
2. Kérdező házi feladat (15 perc) Téma: Belső energia. A belső energia megváltoztatásának módjai.
3. Az új anyag magyarázata. (15 perc)
Az ilyen típusú hőátadásnak megvannak a sajátosságai, azonban a hőátadás mindegyikük esetében mindig egy irányba megy: a felmelegebb testtől a kevésbé fűtöttig. Ebben az esetben a melegebb test belső energiája csökken, a hidegebbé nő.
Hővezető képességnek nevezzük azt a jelenséget, amikor az energiát a test jobban felmelegített részéről a kevésbé felmelegedőre, vagy a jobban felhevült testről a kevésbé fűtöttre közvetítik közvetlen érintkezés vagy közbenső testek révén.
Szilárd anyagban a részecskék folyamatosan oszcilláló mozgásban vannak, de nem változtatják meg egyensúlyi állapotukat. Ahogy a testhőmérséklet emelkedik, amikor felmelegszik, a molekulák intenzívebben rezegni kezdenek, mivel kinetikus energiájuk növekszik. Ennek a megnövekedett energiának egy része fokozatosan átkerül az egyik részecskéből a másikba, azaz a test egyik részéről a szomszédos testrészekre stb. De nem minden szilárd anyag egyenlően adja át az energiát. Ezek közé tartoznak az úgynevezett szigetelők, amelyekben a hővezetési mechanizmus meglehetősen lassú. Ezek közé tartozik az azbeszt, karton, papír, filc, nranit, fa, üveg és számos más szilárd anyag. A medb, ezüst magas hővezető képességgel rendelkezik. Jó hővezetők.
A folyadékok hővezető képessége alacsony. Amikor a folyadékot felmelegítik, a belső energia a melegebb régióból a kevésbé felmelegített területre kerül a molekulák ütközése során és részben a diffúzió miatt: a gyorsabb molekulák behatolnak egy kevésbé felmelegedett területbe.
A gázokban, különösen a ritkábbakban, a molekulák kellően nagy távolságra vannak egymástól, így hővezető képességük még a folyadékokénál is alacsonyabb.
A tökéletes szigetelő a vákuum, mert nincsenek benne részecskék a belső energia átviteléhez.
A belső állapottól függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő.
Ismeretes, hogy a víz hővezető képessége alacsony, és amikor a felső vízréteget felmelegítik, az alsó réteg hideg marad. A levegő még a vizet is rosszabbul vezeti.
A konvekció olyan hőátadó folyamat, amelyben az energiát folyadék- vagy gázsugarak szállítják. A konvekció latinul "keverés". A konvekció szilárd anyagokban nincs, és nem vákuumban megy végbe.
A mindennapi életben és technológiában széles körben használt konvekció természetes vagy ingyenes.
A hűtőborda olyan eszköz, amely lapos hengeres fémtartály, amelynek egyik oldala fekete, a másik fényes. Levegő van benne, amely hevítve kitágulhat és kimehet a lyukon keresztül.
Az abszorpció az a folyamat, amelynek során a sugárzási energiát a test belső energiájává alakítják át.
A fekete felület a legjobb sugárzó és a legjobb elnyelő, ezt követik a durva, fehér és polírozott felületek.
4. Megerősítés: (10 perc) önvizsgálati kérdések, feladatok és gyakorlatok
feladatok: 1) Fém és üveg, víz és levegő hővezető képességének összehasonlítása, 2) Konvekció megfigyelése nappaliban.
6. A tanulók tudásának értékelése. (1 perc)
Főbb irodalom: Fizika és csillagászat 8. évfolyam
További olvasmány: ND Bytko "Fizika" 1. és 2. része
docbase.org
Innen letöltheti a hővezető képességet. Konvekció. Sugárzás, 8. évfolyam a tantárgyhoz: Fizika. Ez a dokumentum segít jó minőségű tananyag előkészítésében.
Fizikaóra összefoglaló a 8. osztályban
Koshikova Victoria Alexandrovna,
Fizika tanár
MBOU SOSH 47. Belgorod város, Belgorod régió
Az óra témája: „Hővezető képesség. Konvekció. Sugárzás".
Hővezető. Konvekció. Sugárzás
Az óra célja: tevékenységek szervezése az új ismeretek és tevékenységi módok észlelése, megértése és elsődleges memorizálása érdekében.
Az órák alatt
1. Szervezeti szakasz
2. Házi feladat ellenőrzése
Tesztelés (2 lehetőség)
1. A hőmérséklet fizikai mennyiség, amely jellemzi ...
a) ... a testek munkaképessége.
b) ... a test különböző állapotai.
c) ... a testhőfok.
2. Milyen léghőmérsékletet rögzített az ábrán látható hőmérő? Mi a hiba a hőmérséklet mérésével?
a) 30,5 ° C; 0,5 ° C. b) 32 ° C; 0,5 ° C.
c) 32 ° C; 1 ° C. d) 30 ° C; 1 ° C.
3. Az egyik pohárban meleg víz van (1. sz.), A másikban - forró (2. sz.), A harmadikban - hideg (3. szám). Melyikben a legmagasabb a víz hőmérséklete, melyikben - a vízmolekulák a legalacsonyabb sebességgel mozognak?
a) 2. sz .; 3. sz. B) 3. sz .; 2. sz. c) 1. sz .; 3. sz. d) 2. sz .; # 1
4. A felsorolt jelenségek közül melyek termikusak?
a) A kanál a padlóra esik. b) A leves felmelegítése a tűzhelyen.
c) Olvadó hó a napon. d) Úszás a medencében.
5. Milyen testmolekulák vesznek részt a termikus mozgásban? Milyen hőmérsékleten?
a) A test felszínén található; szobahőmérsékleten.
b) minden molekula; bármilyen hőmérsékleten,
c) A test belsejében található; bármilyen hőmérsékleten.
d) minden molekula; magas hőmérsékleten.
6. A dugattyú alatti edények helyiségében azonos tömegű szén -dioxid található. Melyik edényben a legerősebb a gáz az ábrán látható dugattyúk helyzetében?
7. Az alábbiak közül melyik esetben változik a test belső energiája?
a) Egy szikláról leeső kő egyre gyorsabban esik le.
b) A súlyzókat felemelik a padlóról és egy polcra helyezik.
c) Az elektromos vasalót bekapcsolták és a ruhákat vasalták.
d) A zsákból sót öntöttek egy sótartóba.
8. Mely test belső energiájának változása következik be ezekben a helyzetekben a hőátadás következtében?
a) A fúró felmelegítése, amikor lyukat készít fúróval.
b) A gáz hőmérsékletének csökkentése a tágulás során.
c) Egy csomag olaj hűtése a hűtőszekrényben,
d) A mozgó vonat kerekeinek melegítése.
Teszt a témában:
1. Hőmérséklet egység ...
a) ... joule. b) ... pascal. c) ... watt. d) ... Celsius fok.
2. A testhőmérséklet függ ...
a) ... belső szerkezete. b) ... anyagának sűrűsége.
c) ... molekuláinak mozgási sebessége. d) ... a benne lévő molekulák száma.
3. Mi a különbség a forró tea és a kihűlt tea molekulái között?
a) Méret. b) A mozgás sebessége.
c) A bennük lévő atomok száma. d) Szín.
4. Milyen mozgást nevezünk hőnek?
a) A test mozgása, amelyben felmelegszik.
b) A testet alkotó részecskék állandó kaotikus mozgása.
c) A molekulák mozgása a szervezetben magas hőmérsékleten.
5. A belső energia a testrészecskék energiája. A következőkből áll: ...
a) ... minden molekula mozgási energiája.
b) ... a molekulák kölcsönhatásának potenciális energiája.
c) ... minden molekula mozgási és potenciális energiái.
6. Milyen energiával rendelkezik a meteorológusok által indított lufi?
a) Kinetika. b) Lehetőség.
c) Belső. d) Az összes ilyen típusú energia.
7. Milyen módon lehet megváltoztatni a test belső energiáját?
a) Mozgással. b) Munkavégzés a testtel vagy rajta.
c) Egy bizonyos magasságba emelése. d) Hőátadással.
8. Milyen példában változik a test belső energiája a mechanikai munka hatására?
a) Egy teáskanál egy pohár forró vízbe mártott.
b) Amikor a targoncát hirtelen lefékezték, égő szag áradt a fékekből.
c) A víz felforr az elektromos vízforralóban.
d) Egy személy felmelegíti a fagyott kezét, ha meleg radiátorhoz nyomja.
„Hőmozgás. Hőfok. Belső energia"
„Hőmozgás. Hőfok. Belső energia"
3. A tanulók tantárgyi tapasztalatainak aktualizálása
Belső energia
A belső energia növelésének módjai
Hőátadás
A hőátadás típusai
4. Új ismeretek és módszerek megtanulása
1. Hővezetőképesség - a belső energia egyik testrészről a másikra vagy egyik testről a másikra történő átvitelének jelensége azok közvetlen érintkezése során.
7.8. Ábra (Peryshkin tankönyv)
Folyadékokban és gázokban a hővezető képesség alacsony, mert a molekulák közötti távolság nagyobb, mint a szilárd anyagoké.
Gyenge hővezető képességgel rendelkeznek: gyapjú, haj, papír, madártoll, parafa, vákuum.
2. A konvekció az energia gáz- vagy folyadéksugarak által történő továbbítása.
Annak érdekében, hogy a konvekció gázokban és folyadékokban történjen, azokat alulról fel kell melegíteni.
3. Sugárzás - az energia átvitele különböző nyalábokon, pl. elektromágneses hullámok formájában.
5. A tanultak megértésének kezdeti ellenőrzése
6. A tanultak megszilárdítása
Munka a problémák gyűjtésén Lukashik 945-955
7. Eredmények, házi feladat
4-6. o., 1-3. gyakorlat
8. Tükröződés
A felhasznált irodalom jegyzéke
1. Peryshkin A.V. Fizika. 8. osztály. - M.: Túzok, 2009.
2. Gromov S.V., Rodina N.A. Fizika. 9. évfolyam - M.: Oktatás, 2002.
3. Chebotareva V.A. Fizikai tesztek. 8. évfolyam - Vizsgakiadó, 2009.
4. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Fizikai feladatgyűjtemény 7-9 évfolyam - M.: Oktatás, 2008.
docbase.org
Téma: Hővezetés, konvekció, sugárzás.
Az óra típusa: kombinált
A lecke célja:
Oktatási: ismertesse a hőátadás fogalmát, a hőátadás típusaival együtt, magyarázza el, hogy a hőátadás a hőátadás bármely típusában mindig egy irányba megy; hogy a belső szerkezettől függően különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő, hogy a fekete felület a legjobb sugárzó és a legjobb energiaelnyelő.
Fejlesztő: fejlesszen kognitív érdeklődést a téma iránt.
Oktatási: elősegíti a felelősségérzetet, azt a képességet, hogy kompetensen és egyértelműen kifejezze gondolatait, képes legyen megtartani magát és csapatban dolgozni
Interdiszciplináris kommunikáció: kémia, matematika
Vizuális segédeszközök: 21-30 ábra, hővezető táblázat
Az óra szerkezete
1. Az óra megszervezése (2 perc)
Üdvözlet a diákoknak
A tanulók részvételének és az órára való felkészültségének ellenőrzése.
2. Kérdező házi feladat (10 perc) Téma: Belső energia. A belső energia megváltoztatásának módjai.
3. Fizikai diktálás (keresztellenőrzés) (5 perc)
4. Az új anyag magyarázata. (15 perc)
Hőátadásnak nevezik azt a belső energia megváltoztatásának módját, amelyben egy jobban felmelegített test részecskéi, amelyeknek nagyobb a mozgási energiája, és amikor kevésbé fűtött testtel érintkeznek, energiát közvetítenek a kevésbé felmelegedett test részecskéihez. hőátadás: hővezetés, konvekció és sugárzás.
Az ilyen típusú hőátadásnak megvannak a sajátosságai, azonban a hőátadás mindegyikük esetében mindig egy irányba megy: a felmelegebb testtől a kevésbé fűtöttig. Ebben az esetben a melegebb test belső energiája csökken, a hidegebbé nő.
Hővezető képességnek nevezzük azt a jelenséget, amikor az energiát a test jobban felmelegített részéről a kevésbé felmelegedőre, vagy a jobban felhevült testről a kevésbé fűtöttre közvetítik közvetlen érintkezés vagy közbenső testek révén.
Szilárd anyagban a részecskék folyamatosan oszcilláló mozgásban vannak, de nem változtatják meg egyensúlyi állapotukat. Ahogy a testhőmérséklet emelkedik, amikor felmelegszik, a molekulák intenzívebben rezegni kezdenek, mivel kinetikus energiájuk növekszik. E megnövekedett energia egy része fokozatosan átkerül az egyik részecskéből a másikba, azaz a test egyik részéről a szomszédos testrészekre stb. De nem minden szilárd anyag egyenlően adja át az energiát. Köztük vannak az úgynevezett szigetelők, amelyekben a hővezetés mechanizmusa meglehetősen lassan megy végbe. Ezek közé tartozik az azbeszt, karton, papír, filc, gránit, fa, üveg és számos más szilárd anyag. A réz és az ezüst magas hővezető képességgel rendelkezik. Jó hővezetők.
Folyadékokban a hővezető képesség alacsony. Amikor a folyadékot felmelegítik, a belső energia a melegebb régióból a kevésbé felmelegített tartományba kerül a molekulák ütközése során és részben a diffúzió miatt: a gyorsabb molekulák behatolnak egy kevésbé felmelegedett területbe.
A gázokban, különösen a ritkábbakban, a molekulák kellően nagy távolságra vannak egymástól, ezért hővezető képességük még a folyadékokénál is kisebb.
A tökéletes szigetelő a vákuum, mert nincsenek benne részecskék a belső energia átviteléhez.
A belső állapottól függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő.
A hővezető képesség az anyag energiaátvitelének jellegétől függ, és nem kapcsolódik magának az anyagnak a testben történő mozgásához.
Ismeretes, hogy a víz hővezető képessége alacsony, és amikor a felső vízréteget felmelegítik, az alsó réteg hideg marad. A levegő még a vizet is rosszabbul vezeti.
A konvekció olyan hőátadási folyamat, amelyben az energiát folyadék- vagy gázsugarak szállítják. A konvekció latinul fordítva azt jelenti: "keverés". A konvekció szilárd anyagokban nincs, és nem vákuumban megy végbe.
A mindennapi életben és technológiában széles körben használt konvekció természetes vagy ingyenes.
Amikor a folyadékok vagy gázok egyenletes keveréséhez szivattyúval vagy keverővel keverik, a konvekciót kényszerítettnek nevezik.
A hűtőborda olyan eszköz, amely lapos hengeres fémtartály, amelynek egyik oldala fekete, a másik fényes. Levegő van benne, amely hevítve kitágulhat és kimehet a lyukon keresztül.
Abban az esetben, ha a hő a fűtött testből a hőfogadóba kerül a szem számára láthatatlan hősugarak segítségével, a hőátadás típusát sugárzásnak vagy sugárzó hőátadásnak nevezzük.
Az abszorpció az a folyamat, amelynek során a sugárzási energiát a test belső energiájává alakítják át.
A sugárzás (vagy sugárzó hőcsere) az energia átvitelének folyamata az egyik testről a másikra elektromágneses hullámok segítségével.
Minél magasabb a testhőmérséklet, annál nagyobb a sugárzás intenzitása. Az energia sugárzással történő továbbítása nem igényel közeget: a hősugarak vákuumon keresztül is terjedhetnek.
A fekete felület a legjobb sugárzó és a legjobb elnyelő, ezt követik a durva, fehér és polírozott felületek.
A jó energiaelnyelő jó sugárzók, a rossz elnyelő pedig rossz energiakibocsátó.
5. Megerősítés: (10 perc) önvizsgálati kérdések, feladatok és gyakorlatok
7. A tanulók tudásának értékelése (1 perc). Visszaverődés.
infourok.ru
A gőzképződés a folyadék-gőz határfelületen a fűtőfelületről a gőzrétegen keresztül hővezetés és sugárzás útján szolgáltatott hő hatására következik be.
Az éghető gőzök kölcsönhatása a légköri oxigénnel az égési zónában következik be, amelybe az éghető gőzöknek és a levegőnek folyamatosan áramolnia kell. Ez akkor lehetséges, ha a folyadék bizonyos mennyiségű hőt kap a párolgáshoz. Az égési folyamat során keletkező hő csak az égési zónából (lángból) származik, ahol folyamatosan felszabadul. A hőt sugárzás útján továbbítják az égési zónából a folyadék felszínére. A hővezetéssel történő hőátadás lehetetlen, mivel a gőz mozgási sebessége a felületről / folyadékról az égési zónába nagyobb, mint a hőátadás sebessége az égési zónából a folyadékba. A hőátadás konvekció útján szintén lehetetlen, de mint a gőzáram
A hő elvezetése a testen belül kétféle módon lehetséges hővezetéssel és konvekcióval. Az első módszerben a hő terjed a molekulák ütközése miatt, és a test melegebb részének molekulái, amelyek átlagosan nagy mozgási energiával rendelkeznek, egy részét átadják a szomszédos molekuláknak. Így a hő elterjedhet a testben, még akkor is, ha részeinek nyilvánvaló mozgása nincs, például szilárd anyagban. Folyadékokban és gázokban a hővezető képesség mellett a hő általában konvekció útján is eloszlik, vagyis közvetlen hőátadással a felmelegített folyadéktömegek által, amelyek mozgás közben elfoglalják a kevésbé fűtött tömegek helyét. Gázokban az is lehetséges, hogy a hő sugárzás útján terjed a gáz egyik részéről a másikra.
Az égési zónából az olajhulladék felszínére érkező hő főként sugárzás útján kerül át. A párologtató réteg felé nincs hővezető képesség, mivel a gőz mozgási sebessége a folyadék felszínéről az égési zónába nagyobb, mint az égési zónából a folyadékba történő hőátadás sebessége.
A hőátadás konvekció útján a szilárd anyag felületéről folyadékba (gáz) vagy fordítva történik, amikor a gáz vagy a folyadékrészecskék megváltoztatják a helyüket az adott felülethez képest, és ugyanakkor hőhordozóként működnek. Az ilyen részecskék mozgását vagy a folyadék (gáz) teljes tömegének mozgása okozza külső hatások hatására (kényszerített konvekció), vagy annak következménye, hogy az anyag sűrűsége a tér különböző pontjain eltér, a hőmérséklet egyenetlen eloszlása az anyag tömegében (természetes vagy szabad konvekció). A konvekciót mindig vezetés és sugárzás révén hőátadás kíséri.
Ha a sugárzás és a hővezető képesség révén az energiaátvitel egyidejűleg történik a közegben, akkor az átvitel intenzitását egy adott pontra jellemző érték a Chx = Chl Ch vektor, ahol
Számos alkalmazott probléma mérlegelésekor érdekes tanulmányozni a hőátadás folyamatát vákuum közbenső rétegeket vagy üregeket tartalmazó időszakos közegekben, ahol a hőátadás csak sugárzáson keresztül történik. Más esetekben ezeket az üregeket elhanyagolható hővezető képességű és abszorpciós együtthatójú gázzal töltik fel. Ebben az esetben gyakran lehetséges elhanyagolni a gáz jelenlétét, és ezeket az üregeket vákuumnak tekinteni. Rétegeket és nullát tartalmazó szerkezetek és anyagok
Laza, kis térfogatsűrűségű anyagokat, például légköri nyomáson gázzal töltött port és szálakat használnak a levegő cseppfolyósítóinak, folyékony oxigén és nitrogén tárolóinak, gázleválasztó oszlopainak és egyéb berendezéseinek szigetelésére, amelyek hőmérséklete nem esik a forráspont alá folyékony nitrogén pontja. Az ilyen szigetelőanyagokban a gáztér térfogatának és a szilárd anyag térfogatának aránya 10 és 100 között lehet. Az 5.53 néhány laza anyag hővezetési együtthatóját mutatja be. Ezen anyagok legjobb példáinak hővezető képessége megközelíti a levegő hővezető képességét, jelezve, hogy a részecskék közötti teret elfoglaló levegő hordozza a hő nagy részét. Ez magyarázza a gázzal töltött szigetelés elvét, amelynek szilárd anyaga megakadályozza a sugárzáson és konvekción keresztül történő hőátadást. Ideális esetben a szilárd anyag hővezető képessége miatt a hőátadás elhanyagolható, és a hőt csak a gáz adja át. A tényleges szigetelésnél bizonyos hőmennyiség közvetlenül áthalad a porrészecskéken vagy szálakon, és a kapott hővezető képesség általában valamivel nagyobb, mint a gázé. Kivételt képeznek a nagyon finom porok, amelyek részecskéi közötti távolság olyan kicsi, hogy a gázmolekulák átlagos szabad útja nagyobb, mint ezek a távolságok, a gáz hővezető képessége ebben az esetben csökken, mint a nyomás csökkenésével. Így a por szigetelés hővezető képessége, még abban az esetben is, ha a port légköri nyomáson gázzal töltik meg, kisebb lehet, mint r, mint a részecskék közötti teret kitöltő gáz hővezető képessége.
Jó vákuumban a visszamaradó gáz hőátadása elhanyagolható. Ezért az edények tervezésekor kísérletet tesznek a tartóelemeken keresztül történő hőáramlás és a hőátadás csökkentésére sugárzás segítségével. A szigetelő támaszokon keresztül történő hőáramlást a tervezési jellemzők és a tartóelemek mechanikai szilárdsága határozza meg, ennek a problémának az általános megoldása lehetetlen. Ha az edény méretei nincsenek korlátozva, akkor a tartók hosszának növelésével és alacsony hővezető képességű anyag felhasználásával nagyon kis hőellátást lehet biztosítani a tartók mentén. Még egy zárt térben is tapasztalt tervező általában megtalálja a módját a tartók hőállóságának növelésére. Ezzel szemben a sugárzó hőátadás gyengén függ a szigetelő tér vastagságától, a vákuum tér kis vastagságával szigetelési tulajdonságai még a kismértékű javítás miatt is kismértékben javulnak
A falon keresztül történő hőátadás a melegebb hűtőfolyadékból a másik, hidegebb hűtőközegbe viszonylag összetett jelenség. Ha például egy párologtató csőkötegét vesszük, amelyet füstgázok melegítenek, akkor három elemi hőátadási módszer létezik, amelyeket a főnek tekintünk. A füstgázok hője vezetés, konvekció és sugárzás révén kerül át a sugárcsövekbe. A csövek falain keresztül a hőt csak a hővezetés útján továbbítják, és a cső belső felületéről - a
A hővezető képesség az anyagot alkotó atomok és molekulák mozgásán és ütközésén keresztül történő hőátadással jár. Hasonló a diffúziós folyamathoz, amelyben az anyagot hasonló mechanizmus segítségével továbbítják. A konvekció a hőátadás a molekulák nagy aggregátumainak mozgása révén, vagyis lényegében hasonló a keverési folyamathoz. Nyilvánvaló, hogy a konvekciós hőátadás csak folyadékokban és gázokban fordulhat elő, míg a szilárd anyagok hőátadásának fő típusa a hővezetés. A folyadékokban és gázokban a konvekció mellett a hővezető képesség is megfigyelhető, azonban az első sokkal gyorsabb folyamat, és általában teljesen elfedi a második folyamatot. A hővezetés és a konvekció egyaránt anyagi környezetet igényel, és nem fordulhat elő teljes vákuumban. Ez aláhúzza a fő különbséget a két folyamat és a sugárzási folyamat között, amely a legjobban az ürességben fordul elő. Még nem állapították meg pontosan azt a folyamatot, amellyel az energia sugárzással történő átadása az üres térben történik, de célunkból célszerű lesz azt úgy tekinteni, hogy a hullámmozgás során pusztán hipotetikus közegben (éter) történik. Úgy gondolják, hogy egy anyag belső energiája átkerül az éter hullámmozgásába, ez a mozgás minden irányban terjed, és amikor a hullám az anyaggal ütközik, az energia továbbítható, visszaverődhet vagy elnyelődhet. Felszívódva három módon növelheti a szervezet belső energiáját 1) kémiai reakciót okozva,
Az olyan magas hőmérsékletű folyamatokban, mint az üvegolvasztás, a téglaégetés, az alumíniumolvasztás stb., Ahol a kipufogó füstgázok hőmérséklete elkerülhetetlenül magas, az üzemanyag hasznos hőmennyisége az égés teljes hőmérlegében kicsi. (az előző példában - 36%, kivéve a kemence falaiból származó sugárzás okozta veszteségeket). Ezért ebben az esetben üzemanyag -megtakarítás érhető el hővisszanyerő berendezések, például rekuperatorok az üzemanyag -égetéshez szükséges levegő melegítésére vagy hulladékhő -kazánok használatával további gőz előállítására, valamint a hőszigetelés javításával a sugárzás okozta veszteségek csökkentése érdekében , hővezető képesség és konvekció a külső felületről.a kemence falai a környező térbe.
A hőátadás a magban, a közbenső közegben és a köztük lévő határokon az anyag szilárd magjának egy elemének hővezető képességén keresztül történik, a hő átadása az egyik szilárd részecskéből a szomszédos részeibe közvetlen érintkezés, molekuláris hővezető képesség a közegben, amely kitölti a részecskék közötti hézagokat, a hő átadása a szilárd részecskék határain a külső környezettel sugárzás részecskékről részecskékre a közbenső közegen keresztül, gáz és nedvesség konvekciója a részecskék között .
A vákuumban kondenzált rétegek rendkívül érzékenyek a keletkezésük körülményeire, különösen az aljzat hőmérsékletére, a páralecsapódás intenzitására, a kondenzált gáz hőmérsékletére, a sugárzás által és a kondenzációs felületre juttatott hőáram teljesítményére. a maradék gáz hővezető képessége.
A fentiekkel összefüggésben világos, hogy a kondenzátum hővezetési együtthatója az (5.52) egyenletben nem egy monolitikus test, hanem egy erősen diszpergált anyag hőjellemzője. Ez az anyag - kondenzátum - egy csontvázból - egy csontvázból áll, amely hatalmas mennyiségű szilárd részecske - kristályok gyűjteménye, és amelyeket maradék gázzal töltött terek választanak el. Egy ilyen összetett anyagban a hőátadás már nem korlátozódik a szilárd test hővezető képességére, hanem a hő átadásával történik az egyes részecskék mentén - a hőátadó anyag szilárd vázának eleme, a hővezető képesség miatt. az egyik szilárd részecskétől a szomszédosig közvetlen érintkezésük helyén, a maradék gáz hővezető képessége a pórusokban és a részecskék közötti részecskék közötti üregekben.
Általános rendelkezések. A technológiában gyakran kell ilyen hőátadási esetekkel foglalkoznunk, amikor a környezet hőmérséklete, amellyel ez a felület hőt cserél, adott, és nem a falfelület hőmérséklete. A szilárd anyagok hővezető képességével és a hősugárzással kapcsolatos kérdésekhez képest a környező folyadékból vagy gáznemű közegből a falfelületre történő konvekció útján történő hőátadás problémája sokkal bonyolultabb, és ezért nagymértékben még mindig messze van. megoldásától mostanáig. Amikor a szilárd anyagból folyadékba vagy gázba történő hőátadással foglalkozunk, akkor a hővezetés miatti hőátadás nagyságrendben háttérbe szorul a konvekció miatti hőátadáshoz képest. Ez utóbbi, amint azt már fentebb említettük, abban áll, hogy a fal mellett szomszédos, mozgó folyadék- vagy gázrétegben, a falban lévő áramlás miatt.
A hőátadás egyik testről a másikra vezetés, konvekció és hősugárzás révén történhet.
Sok szilárd és folyékony polimer szinte teljesen nem engedi az infravörös sugárzást, ezért a beeső energiát a test elnyeli, és felszínén hővé alakítja át. Mindazonáltal bizonyos mennyiségű hőt konvekció és sugárzás révén azonnal a környezetbe fogyasztanak. Az elnyelt hő a vezetőképes hőátadás során a test belsejébe kerül. A sugárzó energiával fűtött testben a hőmérséklet eloszlása nemcsak a hőáramtól függ, hanem az anyag hővezető képességétől és a felszínről származó konvekciós hőveszteségektől is.
A hőátadást az alábbi három módszer egyikével vagy a kettő kombinációjával lehet elvégezni. Ezek a módszerek alig 1) hővezető képesség, 2) konvekció és 3) sugárzás
Az egyik legelterjedtebb és legrégebbi (1880 -ban javasolt) a hővezető módszer. A hővezetés -mérő gázanalizátorok működése azon alapul, hogy a nagy hőmérsékleti ellenállással rendelkező vezető elektromos ellenállása függ a vezetőt körülvevő keverék hővezető képességétől. A hő vezetésen, konvekción és sugárzáson keresztül a gáz halmazállapotú közegen keresztül kerül átadásra. A gáz hővezető képessége összefügg az összetételével. Hajlamosak arra, hogy csökkentsék vagy stabilizálják a hőátadás részesedését konvekcióval és sugárzással.
Így egy adott hűtőben lévő keringő vizet lehűtjük a hőnek a légköri levegőbe történő átadásával, és a hő egy része a víz felszíni elpárolgása következtében - a víz egy részének gőzzé alakításával és a gőz diffúziójával a levegőbe történő átvitelével - továbbadódik. , a másik rész - a víz és a levegő hőmérséklete közötti különbség miatt, azaz az érintkezéssel történő hőátadás (hővezetés és konvekció) miatt. Nagyon kis mennyiségű hőt vonnak el a vízből sugárzással, amit általában nem vesznek figyelembe a hőmérlegben. Ugyanakkor a napsugárzásból hő áramlik a lehűlt vízbe, ami olyan kicsi, hogy elhanyagolják a hűtőtornyok és permetezőmedencék hőmérlegében.
A fűtött testekből a kevésbé fűtött testekbe történő hőátadást hővezetés, konvekció és hősugárzás útján hajtják végre. -
A sugárzás és a hővezető képesség miatti hőátadási folyamatok összehasonlítása. A hővezető képességet a test mikrorészecskéinek mozgása okozza; a sugárzáson keresztüli hőcserét elektromágneses hullámok vagy fotonok végzik. Az üregben nincs hővezető képesség. A testek közötti sugárzással történő hőcserét anyagi közeg jelenlétében és távollétében is végzik. Ha a közeg nem szívja el a sugárzást, akkor annak hőmérséklete semmilyen módon nem befolyásolja a hőátadás folyamatát. Például felgyújthat egy fa tárgyat, ha a napsugarakat jégből készült lencsével fókuszálja.
Az üzemanyag elégetésével a hő felszabadulása és átadása, valamint a veszteségek, pontosabban a hő elvezetése a környező környezetben jár. A hőt konvekció, azaz közvetlenül a mozgó gázáram, valamint a szilárd részecskék áramlása adja át. Ezenkívül a hő és a sugárzás révén a gáz- és részecskeáramok belsejében hőátadásra kerül sor. A hővezetés a gáz és a részecskék közegében, valamint a molekuláris diffúzió mozgásuktól függetlenül történik. A Poto1 és a diffúzió és a hővezető képesség miatti tömeg és hő együtt lép fel gradiensek - hőmérséklet és koncentráció (pontosabban x kémiai potenciál) - jelenlétében, és kölcsönös lineáris függvények és y7 határozzák meg (lásd V. és VI. Fejezet). De a gyakorlatban elhanyagolható a koncentrációgradiens miatti hőátadás, valamint a hőmérsékleti gradiens miatti tömegátadás (termikus diffúzió).
Egy izotermáramlás esetén - és a р = pRT összefüggésből a (3a) képlet a következő: - 1. Adiabatikus áramlás esetén feltételezzük, hogy a hőt csak konvekció útján továbbítják (nincs hővezetés vagy sugárzás) ), és a (21) képletben van dQ = О. Egyetlenért
Több kilowatt. A segédáramkör szikrát hoz létre, amely számos iont generál, majd mágneses indukció révén erős gyűrűáramot indukál az ionizált gázban. A kapott plazma több tízezer Kelvin fokig melegszik fel, ami sokkal magasabb, mint a kvarcüveg lágyulásának hőmérséklete. Nyilvánvalóan meg kell találni a módját annak, hogy megvédjük a forrást az önpusztítástól, amit a hűtőként működő argonáram segítségével érünk el. Az argont nagy sebességgel érintőlegesen táplálják a külső csőből (9-6. Ábra), miközben örvényáram keletkezik (az ábrán látható), és a hőmérséklet csökken. A forró plazma toroid formájában hajlamos bizonyos távolságra stabilizálódni a falaktól, ami szintén megakadályozza a túlmelegedést. A mintát porlasztóba permetezzük (nem látható az ábrán), és lassú argonárammal a középpontba (a lepény lyukába) visszük. Itt felmelegszik a hővezető képesség és a sugárzás miatt 7000 K -ig, és teljesen porlasztva és gerjesztve van. A meghatározott atomok ionizáció miatti elvesztése nehézségek forrása a plazma AAS -ban) az ICP spektroszkópiában nem játszik fontos szerepet a könnyebben ionizálható argonatomok jelenléte miatt.
A gázkeverék a katalizátorgyöngyök közötti csatornákon keresztül áramlik. Ebben az esetben hő- és tömegátadás történik a részecskék és az áramlás között. Az áramlás magjában a tömeg- és hőcserét főleg konvekció útján hajtják végre, mivel az áramlás általában turbulens. A reagensek és reakciótermékek azon keresztül történő szállítása a felülethez normális irányban molekuláris diffúzióval, a hő pedig hővezető képességgel történik. A hőátadás a részecskékről a részecskékre történő hővezetés és az alkatrészek közötti sugárzás révén is előfordulhat.
Háromféle hőátadás létezik: hővezetés, konvekció és hősugárzás. A hővezető képesség a hőátadás jelensége a különböző hőmérsékletű részecskék közötti közvetlen érintkezés révén. Ez a típus magában foglalja a hő átadását szilárd anyagokban, például a készülék falán keresztül. A konvekció a hőátadás jelensége a keverés, a folyadék vagy gáz részecskéinek epia és az összekeverés révén. A hőcserét sugárzáson keresztül is el lehet végezni - az energiát, mint a fényt elektromágneses hullámok formájában továbbítani.
Az üzemanyag égési (gázosítási) folyamatában fontos szerepet játszik a szilárd és gázfázis kölcsönös mozgásának iránya. A gáz- és tüzelőanyag-áramlás mozgásának megszervezésére két ismert rendszer létezik: közvetlen áramlás és ellenáram. A gáz- és tüzelőanyag-áramlások közvetlen áramlási rendszerében a reagensek termikus előkészítése kevésbé intenzíven történik, forró gázok részvétele nélkül, és főként a hővezetés és sugárzás által az égési zónából történő hőátadás révén. A tűz elleni rendszerben az üzemanyag megbízhatóbb meggyújtása érhető el, mivel a fűtéshez szükséges hőátadást a forró gázokból történő konvekció és a forró felületek hővezető képessége biztosítja.
Meg kell jegyezni, hogy a diszpergált anyagok vonatkozásában a hővezető képesség csak feltételesen használható, ha e fogalom alatt nemcsak a vezetőképes hőátadást (azaz a megfelelő hővezető képességet) értjük, hanem a konvekció és sugárzás révén történő hőátadást is. Így a diszpergált közegekre meghatározott hővezetési együttható egy bizonyos mennyiség, amely egyenértékű a Fourier -egyenletben lévő tízvezetési együtthatóval, ha általában ez az egyenlet alkalmazható az adott körülmények között (azaz ha a felsorolt mechanizmusok segítségével történő hőátadás folyamata) kellően pontosan leírható ezzel az egyenlettel) ... Ezért helyesebb ezt az értéket egyenértékű hővezetési együtthatónak nevezni (lásd a II. Szakaszt és mások). Ezt szem előtt tartva azonban a rövidség kedvéért megtartjuk az általánosan elfogadott hővezető képességet.
Ezek a kutatók összehasonlították adataikat a részecske -aggregátumok hatékony hővezető képességével. Azt mondják, Mayerhez hasonlóan, hogy bármely felületen a tényleges hővezető képesség egyenlő a levegő és az üzemanyag átlagos hővezető képességével a felület mindegyikével borított részéhez viszonyítva, és hogy az egyenértékű hővezető képességet a sugárzásból nyerik. fekete test az üregeken keresztül. Ezzel az egyenlettel, az általa megengedett egyszerűsítéssel, Mayer képes volt kifejezni az üzemanyagréteg tényleges hővezető képességét az üzemanyag valódi hővezető képessége, az üregek térfogata, a hangréteg hőmérséklete és a legnagyobb részecskék átmérője. Az üregeket kitöltő gáz tenloidtartalma a különböző részeinek elemzési adataiban szerepel, és közvetlenül nem észlelhető. Az ezzel a kifejezéssel kapott nagyságrend indikátoraként a kokszréteg effektív hővezető képessége 815 ° C hőmérsékleten, 50% űrtérfogattal és 2,54 C / I szemcseméret felső határral, 0,00414 értékre van megadva. Az üzemanyag valódi hővezető képessége olyan kicsi (kb. 5%) az effektívből, hogy a teljes réteg effektív hővezető képessége nagymértékben független a felhasznált tüzelőanyagtól.
Általános rendelkezések. A technológiában gyakrabban kell foglalkozni az ilyen hőátadási esetekkel, amikor a környezeti hőmérséklet van beállítva, és nem a falfelület hőmérséklete. A hővezető képességhez és a hősugárzáshoz képest a hő átvitele a környező folyékony vagy gáznemű közegből a fal felszínére konvekció útján sokkal összetettebb és messze nem vizsgált folyamat. Amikor a hő szilárd anyagból folyadékba vagy gázba kerül, a hővezető képesség miatt a hőátadás nagyságrendben háttérbe szorul a konvekció miatti hőátadáshoz képest. Ez utóbbi abban áll, hogy a fal mellett szomszédos mozgó folyadék- vagy gázrétegben az ebben a rétegben meglévő áramlás miatt mindenki érintkezik a fallal. új idő. és új részecskék, amelyek így vagy magukkal viszik a hőt, vagy a falnak adják, amellyel érintkezésbe kerülnek. Ilyen konvekciós szállítás
ELŐTT ismert hőmérséklet és az égő helyére helyezve. Így meg lehetett szerezni a láng spektrális fényességének értékét, és így Kirchhoff törvénye szerint a fekete test spektrális fényerejét is a láng hőmérsékletével azonos hőmérsékleten. Ezt a hőmérsékletet hasonlították össze a láng hőmérsékletével, amelyet az alábbiak szerint mértek, a lángon kívül elhelyezett vékony platina-ródiumhuzalt felmelegítették egy áram átvezetésével, és sugárzásának energiáját hőoszloppal mérték különböző hőmérsékleten. Az utóbbi mérését optikai pirométerrel végeztük. Ennek alapján a sugárzási energia görbéjét (watt / huzalvastagság centimétere) ábrázoltuk a hőmérséklet függvényében. Ezután a vezetéket a lángba juttatták, és megmérték a hőmérsékletét a hozzá adott elektromos energia különböző értékeihez. Ebből egy másik görbét ábrázolunk, amely az ergy áramlását fejezi ki (watt per huzalhossz centimétere) a hőmérséklet függvényében. Egy bizonyos hőmérsékleti értéknél ezek a görbék metszik egymást. A láng gyakorlatilag átlátszó a huzal kibocsátásához. Ez a huzal viszonylag alacsony sugárzási képességéből következik a láng infravörös abszorpciós sávjainak környékén, és ezt az i jro mellett közvetlen kísérlettel is megerősítették. Ezért ezen a hőmérsékleten a köles által kibocsátott energia mennyisége megegyezik az átvitt elektromos energia értékével. Erre csak akkor kerülhet sor, ha az energia nem veszik el, és hővezetéssel vagy konvekcióval nem kerül át a huzalra, azaz ha a huzal és a gázláng hőmérséklete azonos. Ezért a metszéspont határozza meg a gázláng hőmérsékletét.
A csepp elpárologtatás után lehűl. Tekintettel a hővezető képesség és a diffúzió jelenségei közötti analógiára (a konvekció és sugárzás által történő hőátadás figyelmen kívül hagyása, feltételezve, hogy a gáznemű közeg R hővezetési együtthatója független a hőmérséklettől és a gőzkoncentrációtól, azaz l = onst) a gömbcsepp körüli stacionárius hőmérséklet -eloszláshoz a (4.3) -hoz hasonló egyenleteket írhatjuk
Muraur nem adott teljes mennyiségi elméletet, inkább számos kísérlet eredményeit kapcsolta össze az égési folyamat minőségi képével. Az éghető gázkeveréket előállító tüzelőanyag felszíni bomlását tekintik az égési sebességet meghatározó szakasznak, és az olyan paramétereket, mint a nyomás, a kezdeti hőmérséklet, a lánghőmérséklet, a robbanáshő és a sugárzás úgy értelmezik, mintha befolyásolnák ezt a kezdeti bomlást . Az energia átvitele a lángból az üzemanyag felszínére hővezetési folyamaton keresztül történik, amelynek sebessége arányos a nyomással, és a nyomástól független sugárzási folyamat. Ez adja a következő törvényt az égési sebességre
10/22/16 03:50:35 PM
A hőátadás típusai
Fizika 8. évfolyam
Szerzői jog © 2007 Microsoft Corporation. Minden jog fenntartva. A Microsoft, a Windows, a Windows Vista és más terméknevek bejegyzett védjegyek és / vagy védjegyek az Egyesült Államokban és / vagy más országokban.
A jelen dokumentumban szereplő információk csak bemutató jellegűek, és nem képviselik a Microsoft Corporation nézeteit a bemutató idején. A változó piaci feltételek miatt a Microsoft nem garantálja a bemutató írása után megadott információk pontosságát, és nem vállal felelősséget ezért. A MICROSOFT NEM SZABAD KÖVETKEZETT, KÖVETKEZTETT VAGY JOGSZABÁLYOS JÓTÁLLÁST AZ EZT A BEMUTATÓT TARTALMAZÓ INFORMÁCIÓKRA.
HŐVEZETŐ
energiaátvitel a test felmelegedőbb részeiről a kevésbé felmelegedőkre a hőmozgás és a mikrorészecskék (atomok, molekulák, ionok stb.) kölcsönhatása miatt, ami a testhőmérséklet kiegyenlítéséhez vezet.
A különböző anyagok hővezető képessége eltérő
Réz acél
HŐVEZETŐSÉG HÁZTARTÁSBAN
Jó hővezető képesség
Gyenge hővezető képesség
KONVEKCIÓ
ez az energia folyadék- vagy gázsugarak által történő átadása. A konvekcióval az anyag átkerül.
A KONVEKCIÓ LEHET:
TERMÉSZETES
MESTERSÉGES
(KÉNYSZERŰ)
Konvekció otthon
Otthoni fűtés
Hűtőház
A hővezetéssel és a konvekcióval pedig az energiaátadás egyik feltétele az anyag jelenléte. De hogyan száll át ránk a Nap hője a Földön, mert a világűr vákuum, azaz nincs anyag, vagy benne van nagyon ritkaállapot?
Ezért van más módja az energia átvitelének
SUGÁRZÁS
A sugárzás az energia kibocsátásának és terjedésének folyamata hullámok és részecskék formájában.
Körülöttünk minden test hőt sugároz ilyen vagy olyan mértékben.
napfény
Az éjjellátó készülék felfogja a leggyengébb hősugárzást, és képmé alakítja
Fény (tükör) felületek - tükrözik a hősugárzást
Így csökkentheti a hőveszteséget, vagy a megfelelő helyre irányíthatja a hőt.
A sötét felületek elnyelik a hősugárzást
A napkollektor olyan eszköz, amely a napfényről (napelem) hőenergiát gyűjt, látható fény és közeli infravörös sugárzás által. A napelemekkel ellentétben, amelyek közvetlenül áramot termelnek, a napkollektor felmelegíti a hőhordozó anyagot.
Természetes körülmények között a belső energia hőcserére történő átvitele mindig szigorúan meghatározott irányban történik: a magasabb hőmérsékletű testről az alacsonyabb hőmérsékletű testre. Amikor a testek hőmérséklete azonos lesz, a termikus egyensúly állapota lép fel: a testek egyenlő mennyiségű energiát cserélnek.
Azt a jelenséghalmazt, amely a hőenergia egyik térrészből a másikba történő átviteléhez kapcsolódik, ami ezen részek hőmérséklet -különbségének köszönhető, általában ún. hőcsere. A természetben többféle hőátadás létezik. Három módon lehet a hőmennyiséget egyik testről a másikra átvinni: hővezetés, konvekció és sugárzás.
Hővezető.
Helyezze a fémrúd végét a szeszes lámpa lángjába. Több gyufát rögzítünk a rúdra egymástól egyenlő távolságra viasz segítségével. Amikor a rúd egyik végét felmelegítik, a viaszgolyók megolvadnak, és a gyufák egyenként esnek. Ez azt jelzi, hogy a belső energia a rúd egyik végéből a másikba kerül.
1. ábra A hővezetési folyamat bemutatása
Nézzük meg ennek a jelenségnek az okát.
Amikor a rúd végét felmelegítik, a fémet alkotó részecskék mozgásának intenzitása növekszik, kinetikus energiájuk növekszik. A kaotikus hőmozgás miatt ütköznek a szomszédos hideg fémréteg lassabb részecskéivel, és energiájuk egy részét átadják nekik. Ennek eredményeképpen a belső energia a rúd egyik végéből a másikba kerül.
A belső energia átvitelét a test egyik részéből a másikba részecskék hőmozgása következtében hővezető képességnek nevezzük.
Konvekció
A belső energia hővezetéssel történő átadása főleg szilárd anyagokban történik. Folyékony és gáz halmazállapotú testekben a belső energia átvitele más módon történik. Tehát a víz melegítésekor az alsó, melegebb rétegeinek sűrűsége csökken, míg a felső rétegek hidegek maradnak, és sűrűségük nem változik. A gravitáció hatására a sűrűbb hideg vízrétegek leereszkednek, és a felmelegedők felemelkednek: a hideg és a felmelegített folyadékrétegek mechanikus keveredése következik be. Az összes víz felmelegszik. Hasonló folyamatok játszódnak le a gázokban.
A belső energia átadását a folyadék vagy gáz fűtött és hideg rétegeinek mechanikus keverése miatt konvekciónak nevezzük.
A konvekció jelensége fontos szerepet játszik a természetben és a technológiában. A konvekciós áramok a levegő állandó keverését okozzák a légkörben, ami miatt a levegő összetétele a Föld minden részén gyakorlatilag azonos. A konvekciós áramok folyamatos friss oxigénadagolást biztosítanak a lánghoz az égési folyamatok során. A konvekció következtében a lakóterekben a levegő hőmérséklete kiegyenlítődik a fűtés során, valamint a készülékek léghűtése a különböző elektronikus berendezések működése során.
2. ábra Fűtés és léghőmérséklet kiegyenlítése a lakóépületekben fűtés közben a konvekció miatt
Sugárzás
A belső energia átvitele elektromágneses sugárzással is történhet. Ezt tapasztalat alapján könnyű kideríteni. Csatlakoztassunk egy elektromos fűtőkemencét a hálózathoz. Jól felmelegíti a kezet, ha nemcsak felülről, hanem a tűzhely oldaláról is hozzuk. A levegő hővezető képessége nagyon alacsony, és a konvekciós áramok felfelé emelkednek. Ebben az esetben az elektromos árammal izzó spirálból származó energiát főként sugárzás útján továbbítják.
A belső energia sugárzással történő továbbítását nem az anyagrészecskék végzik, hanem az elektromágneses mező részecskéi - fotonok. Nem léteznek „készen” az atomok belsejében, például elektronok vagy protonok. A fotonok akkor keletkeznek, amikor az elektronok átkerülnek az egyik elektronrétegről a másikra, közelebb helyezkednek el a maghoz, és ezzel egyidejűleg elviszik magukkal az energia bizonyos részét. Egy másik testet elérve a fotonokat atomjai elnyelik, és energiájukat teljesen átadják nekik.
A belső energia egyik testről a másikra történő átvitelét az elektromágneses mező részecskéi - fotonok - átvitele miatt elektromágneses sugárzásnak nevezzük. Bármely test, amelynek hőmérséklete magasabb, mint a környezeti hőmérséklet, belső energiáját sugározza a környező térbe. A test időegység alatt kibocsátott energiamennyisége hirtelen növekszik a hőmérséklet növekedésével.
3. ábra A forró vízforraló belső energiájának sugárzáson keresztüli átvitelét bemutató tapasztalat
4. ábra A Nap sugárzása
Szállítási jelenségek termodinamikailag egyensúlyi rendszerekben. Hővezető
A termodinamikailag nem egyensúlyi rendszerekben speciális visszafordíthatatlan folyamatok lépnek fel, az úgynevezett átviteli jelenségek, amelyek eredményeként térbeli energia-, tömeg- és lendületátvitel következik be. Az átviteli jelenségek közé tartozik a hővezetés (az energiaátadás miatt), a diffúzió (a tömegátadás miatt) és a belső súrlódás (a lendületátvitel miatt). Ezeknél a jelenségeknél az energia, a tömeg és a lendület átvitele mindig a gradiensükkel ellentétes irányban történik, vagyis a rendszer megközelíti a termodinamikai egyensúly állapotát.
Ha a gáz egyik régiójában a molekulák átlagos mozgási energiája nagyobb, mint a másikban, akkor idővel a molekulák állandó ütközése miatt a molekulák átlagos mozgási energiáinak kiegyenlítési folyamata következik be, azaz más szavakkal, a hőmérséklet kiegyenlítése.
Az energia hő formájában történő átvitelének folyamata engedelmeskedik a hővezető képesség Fourier -törvényének: a q hőmennyiség, amely időegységenként egy területegységen keresztül kerül át, egyenesen arányos 
- hőmérsékleti gradiens, amely megegyezik a hőmérséklet -változás ütemével egységnyi hosszon x a normálérték irányába ezen a területen:
, (1)
ahol λ a hővezetési vagy hővezetési együttható. A mínuszjel azt mutatja, hogy a hővezető képességgel az energia a hőmérséklet csökkenése irányába kerül át. A hővezető képesség λ megegyezik az egység egységnyi területegységben átadott hőmennyiséggel az egységgel egyenlő hőmérséklet -gradiensben.
Nyilvánvaló, hogy a hő a hővezetés útján az S területen keresztül t idő alatt átvitt Q arányos az S területtel, t idővel és a hőmérséklet -gradienssel 
:
Kimutatható, hogy
(2)
hol V -vel - fajlagos gázhő állandó térfogatban(az a hőmennyiség, amely 1 kg gáz 1 K -ra történő állandó felmelegítéséhez szükséges), ρ a gáz sűrűsége,<υ>a molekulák termikus mozgásának számtani átlagos sebessége,<l> az átlagos szabad út.
Azok. látható, hogy milyen okok miatt függ a hővezetés által továbbított energia mennyisége például egy szobától a falon át az utcáig. Nyilvánvaló, hogy minél több energiát szállítanak át a szobából az utcára, minél nagyobb az S falfelület, annál nagyobb a hőmérséklet -különbség Δt a helyiségben és kívül, annál hosszabb ideig tart t a hőcsere a szoba és az utca között, és minél kisebb a falvastagság (az anyagréteg vastagsága) d: 
~
.
Ezenkívül a hővezetés által átadott energia mennyisége attól függ, hogy milyen anyagból készül a fal. A különböző anyagok azonos körülmények között különböző mennyiségű energiát adnak át hővezetés útján. Az az energiamennyiség, amelyet a hővezetés egy anyagréteg minden egyes területegységén keresztül időegységen keresztül továbbít, 1 ° C felületi hőmérsékletkülönbséggel és 1 m vastagsággal (egységhossz) az anyag hővezető képességgel történő energiaátadási képességének mérésére szolgál. Ezt az értéket hővezetési együtthatónak nevezik. Minél nagyobb a λ hővezetési együttható, annál több energiát továbbít az anyagréteg. A fémek rendelkeznek a legnagyobb hővezető képességgel, a folyadékok pedig valamivel alacsonyabb hővezető képességgel. A száraz levegő és a gyapjú hővezető képessége a legalacsonyabb. Ez magyarázza a ruházat szigetelő tulajdonságait az emberekben, a tollakat a madarakban és a gyapjút az állatokban.
HŐVEZETŐKÉPESSÉG Forró vizet öntöttek azonos kapacitású alumínium és üveg edényekbe. Melyik edény melegszik fel gyorsabban a beleöntött víz hőmérsékletére? Az alumínium gyorsabban vezeti a meleget, mint az üveg, így az alumínium edény gyorsabban felmelegszik a belé öntött víz hőmérsékletére
KONVEKCIÓ Az ipari hűtőszekrényekben a levegőt csövek hűtik, amelyeken keresztül hűtött folyadék áramlik. Hol kell elhelyezni ezeket a csöveket: a szoba tetején vagy alján? A helyiség hűtéséhez a csöveket, amelyeken keresztül a lehűtött folyadék áramlik, felül kell elhelyezni. A hideg csövekkel érintkező forró levegő lehűl, és Arkhimédész ereje hatására lemegy.
A hőátadás típusa A hőátadás jellemzői Minta Hővezető képesség Bizonyos időt igényel Az anyag nem mozog Atom-molekuláris energiaátadás Konvekciós anyagot fúvókák szállítanak Megfigyelve folyadékban és gázban Természetes, kényszerített Meleg felfelé, hideg lefelé Sugárzás Minden felhevült test kibocsátása Végrehajtva teljes vákuumban Kibocsátva, visszaverődve, felszívódva
A hőátadás egy spontán visszafordíthatatlan energia -átadási folyamat a jobban felhevült testekről vagy testrészekről a kevésbé fűtött testekre. A hőátadás a test vagy testrendszer belső energiájának megváltoztatásának egyik módja. A hőátadás meghatározza és kíséri a természetben, a technológiában és a mindennapi életben zajló folyamatokat. Háromféle hőátadás létezik: hővezetés, konvekció és sugárzás.
