Tipe hitte-oordrag: hitte-oordragkoëffisiënt

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Enige materiële liggaam het so 'n eienskap soos hitte, wat kan toeneem en afneem. Hitte is nie 'n materiële stof nie: as deel van die interne energie van 'n stof ontstaan dit as gevolg van die beweging en interaksie van molekules. Aangesien die hitte van verskillende stowwe kan verskil, is daar 'n proses om hitte van 'n warmer stof na 'n stof met minder hitte oor te dra. Hierdie proses word hitte-oordrag genoem. Ons sal die hooftipes hitte-oordrag en die meganismes van hul werking in hierdie artikel oorweeg.

Bepaling van hitte-oordrag

Hitte-oordrag, of die proses van temperatuuroordrag, kan beide binne-in materie en van een stof na 'n ander plaasvind. Terselfdertyd hang die intensiteit van hitte-oordrag grootliks af van die fisiese eienskappe van materie, die temperatuur van stowwe (indien verskeie stowwe aan hitte-oordrag deelneem) en die wette van fisika. Hitte-oordrag is 'n proses wat altyd eensydig verloop. Die hoofbeginsel van hitte-oordrag is dat die warmste liggaam altyd hitte aan 'n voorwerp met 'n laer temperatuur afgee. Byvoorbeeld, wanneer jy klere stryk, 'n warm strykystergee warmte aan die broek, en nie andersom nie. Hitte-oordrag is 'n tyd-afhanklike verskynsel wat die onomkeerbare verspreiding van hitte in die ruimte kenmerk.

Hitteoordragmeganismes

Meganismes van termiese interaksie van stowwe kan verskillende vorme aanneem. Daar is drie tipes hitte-oordrag in die natuur:

1. Termiese geleiding is 'n meganisme van intermolekulêre hitte-oordrag van een deel van die liggaam na 'n ander of na 'n ander voorwerp. Die eienskap is gebaseer op die inhomogeniteit van temperatuur in die stowwe wat oorweeg word.
2. Konveksie - hitte-uitruiling tussen vloeibare media (vloeistof, lug).
3. Bestralingsaksie is die oordrag van hitte vanaf verhitte en verhitte liggame (bronne) as gevolg van hul energie in die vorm van elektromagnetiese golwe met 'n konstante spektrum.

Kom ons oorweeg die gelyste tipes hitte-oordrag in meer besonderhede.

Termiese geleiding

Termiese geleidingsvermoë word meestal in vaste stowwe waargeneem. As, onder die invloed van enige faktore, gebiede met verskillende temperature in dieselfde stof voorkom, sal termiese energie van 'n warmer area na 'n koue een oorgaan. In sommige gevalle kan hierdie verskynsel selfs visueel waargeneem word. Byvoorbeeld, as ons 'n metaalstaaf neem, sê 'n naald, en dit aan die brand verhit, dan sal ons na 'n rukkie sien hoe termiese energie deur die naald oorgedra word, wat 'n gloed in 'n sekere area vorm. Terselfdertyd, op 'n plek waar die temperatuur hoër is, is die gloed helderder en omgekeerd, waar t laer is, is dit donkerder. Hittegeleiding kan ook tussen twee liggame waargeneem word ('n beker warm tee en 'n hand)

Die intensiteit van hittevloed-oordrag hang af van baie faktore, waarvan die verhouding deur die Franse wiskundige Fourier onthul is. Hierdie faktore sluit hoofsaaklik die temperatuurgradiënt (die verhouding van die temperatuurverskil aan die punte van die staaf tot die afstand van die een kant na die ander), die deursnee-area van die liggaam en die termiese geleidingsvermoëkoëffisiënt (dit is anders vir alle stowwe, maar die hoogste word in metale waargeneem). Die belangrikste koëffisiënt van termiese geleidingsvermoë word in koper en aluminium waargeneem. Dit is nie verbasend dat hierdie twee metale meer dikwels in die vervaardiging van elektriese drade gebruik word nie. Volgens die Fourier-wet kan die hittevloed verhoog of verlaag word deur een van hierdie parameters te verander.

Konveksietipes hitte-oordrag

Konveksie, wat hoofsaaklik kenmerkend is van gasse en vloeistowwe, het twee komponente: intermolekulêre termiese geleiding en beweging (verspreiding) van die medium. Die werkingsmeganisme van konveksie vind soos volg plaas: met 'n toename in die temperatuur van 'n vloeibare stof, begin sy molekules meer aktief beweeg, en in die afwesigheid van ruimtelike beperkings, neem die volume van die stof toe. Die gevolg van hierdie proses sal 'n afname in die digtheid van die stof en sy opwaartse beweging wees. 'n Treffende voorbeeld van konveksie is die beweging van lug wat deur 'n verkoeler verhit word vanaf 'n battery na die plafon.

Onderskei tussen vrye en gedwonge konvektiewe tipes hitte-oordrag. Hitte-oordrag en massabeweging in die vrye tipe vind plaas as gevolg van die heterogeniteit van die stof, dit wil sê die warm vloeistof styg bo die koue natuurlikemanier sonder om deur eksterne kragte beïnvloed te word (bv. verhitting van 'n vertrek met sentrale verwarming). Met geforseerde konveksie vind die beweging van die massa plaas onder die invloed van eksterne kragte, byvoorbeeld deur tee met 'n lepel te roer.

Stralende hitte-oordrag

Stralings- of stralingshitte-oordrag kan plaasvind sonder kontak met 'n ander voorwerp of stof, daarom is dit moontlik selfs in 'n luglose ruimte (vakuum). Stralingshitte-oordrag is in 'n mindere of meerdere mate inherent aan alle liggame en manifesteer hom in die vorm van elektromagnetiese golwe met 'n kontinue spektrum. 'n Goeie voorbeeld hiervan is die son. Die werkingsmeganisme is soos volg: die liggaam straal voortdurend 'n sekere hoeveelheid hitte uit na die ruimte wat dit omring. Wanneer hierdie energie 'n ander voorwerp of stof tref, word 'n deel daarvan geabsorbeer, die tweede deel gaan deur en die derde deel word in die omgewing gereflekteer. Enige voorwerp kan beide hitte uitstraal en absorbeer, terwyl donker stowwe meer hitte as ligte kan absorbeer.

Gekombineerde hitte-oordragmeganismes

In die natuur word tipes hitte-oordragprosesse selde apart gevind. Baie meer dikwels kan hulle saam gesien word. In termodinamika het hierdie kombinasies selfs name, byvoorbeeld, termiese geleiding + konveksie is konvektiewe hitte-oordrag, en termiese geleiding + termiese straling word straling-geleidende hitte-oordrag genoem. Daarbenewens is daar gekombineerde tipes hitte-oordrag soos:

• Hitteafvoer -die beweging van termiese energie tussen 'n gas of vloeistof en 'n vaste stof.
• Hitte-oordrag is die oordrag van t van een saak na 'n ander deur 'n meganiese hindernis.
• Konvektiewe-straling hitte-oordrag word gevorm deur konveksie en termiese straling te kombineer.

Tipe hitte-oordrag in die natuur (voorbeelde)

Hitte-oordrag in die natuur speel 'n groot rol en is nie beperk tot die verhitting van die aardbol deur die son se strale nie. Uitgebreide konveksiestrome, soos die beweging van lugmassas, bepaal grootliks die weer regdeur ons planeet.

Die termiese geleidingsvermoë van die Aarde se kern lei tot die verskyning van geisers en die uitbarsting van vulkaniese gesteentes. Hierdie is net 'n paar voorbeelde van hitte-oordrag op 'n globale skaal. Saam vorm hulle die tipes konvektiewe hitte-oordrag en stralingsgeleidende tipes hitte-oordrag wat nodig is om lewe op ons planeet te onderhou.

Die gebruik van hitte-oordrag in antropologiese aktiwiteite

Hitte is 'n belangrike komponent van byna alle produksieprosesse. Dit is moeilik om te sê watter tipe hitte-uitruiling deur die mens die meeste in die nasionale ekonomie gebruik word. Seker al drie op dieselfde tyd. Hitte-oordragprosesse word gebruik om metale te smelt, wat 'n groot verskeidenheid goedere produseer wat wissel van alledaagse items tot ruimtetuie.

Uiters belangrik vir die beskawing is termiese eenhede wat in staat is om termiese energie in nuttige krag om te skakel. Onderhulle kan petrol-, diesel-, kompressor-, turbine-eenhede genoem word. Vir hul werk gebruik hulle verskillende tipes hitte-oordrag.