Soojusülekande tüübid: soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus. muutused haamri siseenergias
Teooria: Soojusjuhtivus on siseenergia ülekandumine ühest kehaosast teise või ühest kehast teise nende otsesel kokkupuutel.
Mida lähemal molekulid üksteisele paiknevad, seda parem on keha soojusjuhtivus.(Soojusjuhtivus sõltub keha erisoojusmahust)
Mõelge katsele, kus naelad kinnitatakse metallvarda külge vaha abil. Ühes otsas toodi varda külge piirituslamp, kuumus levib aja jooksul mööda varda laiali, vaha sulab ja nelgid kukuvad maha. See on tingitud asjaolust, et molekulid hakkavad kuumutamisel kiiremini liikuma. Alkohollambi leek soojendab varda ühte otsa, sellest otsast tulevad molekulid hakkavad kiiremini vibreerima, põrkuvad naabermolekulidega ja kannavad osa oma energiast neile üle, nii kandub siseenergia ühest osast teise.
Konvektsioon on siseenergia ülekandmine vedeliku või gaasi kihtidega. Konvektsioon tahketes ainetes on võimatu.
Kiirgus on siseenergia ülekandmine kiirte abil (elektromagnetkiirgus).
Harjutus:
Lahendus:
Vastus: 2.
1) Turist tegi tuulevaikse ilmaga puhkepeatuses lõkke. Olles tulest mõnel kaugusel, tunneb turist soojust. Mis on peamine viis tulekahjust soojuse ülekandmiseks turistile?
1) soojusjuhtivuse teel
2) konvektsiooni teel
3) kiirguse teel
4) soojusjuhtivuse ja konvektsiooni teel
Lahendus (tänu Alenale): kiirguse teel. Kuna energia sisse sel juhul Seda ei kandnud edasi soojusjuhtivus, sest inimese ja tule vahel oli õhk – halb soojusjuht. Ka siin ei saa konvektsiooni jälgida, kuna tuli oli inimese kõrval, mitte tema all, seetõttu toimub sel juhul energia ülekandmine kiirguse teel.
Vastus: 3
Harjutus: Millisel ainel on tavatingimustes parim soojusjuhtivus?
1) vesi 2) teras 3) puit 4) õhk
Lahendus:Õhul on halb soojusjuhtivus, kuna molekulide vaheline kaugus on suur. Terasel on madalaim soojusmahtuvus.
Vastus: 2.
OGE ülesanne füüsikas (fipi): 1) Õpetaja viis läbi järgmise katse. Kahte ühesuurust varda (vasest asub vasakul ja terasest paremal), mille külge olid kinnitatud parafiini abil naelad, kuumutati otsast piirituslambi abil (vt joonis). Kuumutamisel parafiin sulab ja nelgid kukuvad maha.
Valige pakutud loendist kaks väidet, mis vastavad eksperimentaalsete vaatluste tulemustele. Märkige nende arv.
1) Metallvarraste kuumenemine toimub peamiselt kiirguse toimel.
2) Metallvarraste kuumutamine toimub peamiselt konvektsiooni teel.
3) Metallvarraste kuumenemine toimub peamiselt soojusjuhtivusega.
4) Vase tihedus on väiksem kui terase tihedus.
5) Vase soojusjuhtivus on suurem kui terase soojusjuhtivus
Lahendus: Metallvarraste kuumutamine toimub peamiselt soojusjuhtivuse teel, siseenergia kandub ühest varda osast teise. Vase soojusjuhtivus on suurem kui terase soojusjuhtivus, kuna vask soojeneb kiiremini.
Vastus: 35
OGE ülesanne füüsikas (fipi): Kaks ühesugust jääplokki toodi külmast sooja tuppa. Esimene klots mähiti villase salli sisse ja teine jäi lahtiseks. Milline riba kuumeneb kiiremini? Selgitage oma vastust.
Lahendus: Teine plokk soojeneb kiiremini, villane sall takistab sisemise energia ülekandumist ruumist plokki. Vill on halb soojusjuht ja halva soojusjuhtivusega, mis tähendab, et jääplokk soojeneb aeglasemalt.
OGE ülesanne füüsikas (fipi): Millise värviga kuum veekeetja – must või valge – jahtub, kui kõik muud asjad on võrdsed, kiiremini ja miks?
1) valge, kuna see neelab soojuskiirgust intensiivsemalt
2) valge, kuna sellest tulenev soojuskiirgus on intensiivsem
3) must, kuna neelab soojuskiirgust intensiivsemalt
4) must, kuna sellest tulenev soojuskiirgus on intensiivsem
Lahendus: Mustad kehad neelavad soojuskiirgust paremini, näiteks päikese käes soojeneb vesi mustas paagis kiiremini kui valges. Tõsi on ka vastupidine protsess: mustad kehad jahtuvad kiiremini.
Vastus: 4
OGE ülesanne füüsikas (fipi): Tahketes ainetes saab soojusülekannet läbi viia
1) soojusjuhtivus
2) konvektsioon
3) konvektsioon ja soojusjuhtivus
4) kiirgus ja konvektsioon
Lahendus: Tahketes ainetes saab soojusülekannet saavutada ainult soojusjuhtivuse abil. Tahkes kehas on molekulid tasakaaluasendi lähedal ja saavad selle ümber ainult võnkuda, seega on konvektsioon võimatu.
Vastus: 1
OGE ülesanne füüsikas (fipi): Millisest kruusist – metallist või keraamilisest – on kergem kuuma teed juua ilma huuli põletamata? Selgita miks.
Lahendus: Metallist kruusi soojusjuhtivus on suurem ning kuumast teest tulenev soojus kandub kiiremini huultele ja põleb tugevamalt.
1. Soojusülekannet on kolme tüüpi: juhtivus, konvektsioon ja kiirgus.
Soojusjuhtivus saab jälgida järgmises katses. Kui kinnitate vaha abil metallvarda külge mitu naela (joonis 68), kinnitate varda ühe otsa statiivile ja soojendate teist piirituslambil, siis mõne aja pärast hakkavad naelad varda küljest lahti kukkuma: esmalt kukub ära see nael, mis on piiritulambile kõige lähemal, siis järgmine jne.
See juhtub seetõttu, et temperatuuri tõustes hakkab vaha sulama. Kuna naastud ei kukkunud maha üheaegselt, vaid järk-järgult, võib järeldada, et varda temperatuur tõusis järk-järgult. Järelikult tõusis varda siseenergia järk-järgult ja kandus ühest otsast teise.
2. Energia ülekannet soojusjuhtivuse teel saab seletada aine sisestruktuuri seisukohalt. Alkohollambile lähima varda otsa molekulid saavad sealt energiat, nende energia suureneb, nad hakkavad intensiivsemalt vibreerima ja kannavad osa oma energiast üle naaberosakestele, pannes need kiiremini vibreerima. Nad omakorda edastavad energiat oma naabritele ja energiaülekande protsess levib kogu varda ulatuses. Osakeste kineetilise energia suurenemine toob kaasa varda temperatuuri tõusu.
Tähtis on, et soojusjuhtivuse ajal ei toimuks aine liikumist, energia kandub ühest kehast teise või ühest kehaosast teise.
Osakeste soojusliikumise tõttu energia ühelt kehalt teisele või ühest kehaosast teise ülekandmise protsessi nimetatakse soojusjuhtivuseks.
3. Erinevatel ainetel on erinev soojusjuhtivus. Kui panna veega täidetud katseklaasi põhja tükk jääd ja asetada selle ülemine ots piirituslambi leegi kohale, siis mõne aja pärast läheb katseklaasi ülemises osas vesi keema, aga jää ei sula. Järelikult on veel, nagu kõigil vedelikel, halb soojusjuhtivus.
Gaasidel on veelgi kehvem soojusjuhtivus. Võtame katseklaasi, mis ei sisalda muud kui õhku, ja asetame selle alkoholilambi leegi kohale. Katseklaasi asetatud sõrm ei tunne kuumust. Järelikult on õhul ja muudel gaasidel halb soojusjuhtivus.
Metallid on head soojusjuhid, samas kui väga haruldased gaasid on halvimad. Seda seletatakse nende struktuuri iseärasustega. Gaaside molekulid asuvad üksteisest kaugemal, mis on suurem kui tahkete ainete molekulid, ja põrkuvad kokku palju harvemini. Seetõttu ei toimu gaasides energia ülekanne ühelt molekulilt teistele nii intensiivselt kui tahketes ainetes. Vedeliku soojusjuhtivus on gaaside ja tahkete ainete soojusjuhtivuse vahepealne.
4. Teatavasti juhivad gaasid ja vedelikud soojust halvasti. Samal ajal soojendatakse õhku auruküttepatareidest. See ilmneb teatud tüüpi soojusjuhtivuse tõttu, näiteks konvektsioon.
Kui lasete kaaliumpermanganaadi kristalli ettevaatlikult läbi toru veega kolbi põhja ja soojendate kolbi altpoolt nii, et leek puudutab seda kohas, kus kristall asub, on näha värvilisi veejugasid, mis kerkivad kolvi põhja. kolvi põhja. Olles jõudnud ülemistesse veekihtidesse, hakkavad need ojad laskuma.
Seda nähtust selgitatakse järgmiselt. Alumine veekiht soojendatakse alkoholilambi leegiga. Kui vesi soojeneb, see paisub, selle maht suureneb ja vastavalt väheneb ka tihedus. Sellele veekihile mõjub Archimedese jõud, mis surub kuumutatud vedelikukihi ülespoole. Selle koha võtab alla laskunud külm veekiht, mis omakorda soojeneb ja liigub üles jne. Järelikult kantakse energia sel juhul üle tõusvate vedelikuvoogude kaudu (joonis 69).
Soojusülekanne toimub gaasides sarnaselt. Kui paberist valmistatud tiib asetada soojusallika kohale (joonis 70), hakkab ratas pöörlema. See juhtub seetõttu, et kuumutatud, vähem tihedad õhukihid tõusevad üleslükkejõu mõjul üles ja külmemad liiguvad alla ja võtavad oma koha, mis viib pöördaluse pöörlemiseni.
Selles katses ja joonistel 69, 70 kujutatud katses esinevat soojusülekannet nimetatakse konvektsioon.
Konvektsioon on soojusülekande liik, mille käigus energia kantakse üle vedeliku või gaasi kihtide kaudu.
Konvektsioon on seotud aine ülekandega, seega võib see toimuda ainult vedelikes ja gaasides; Konvektsioon ei toimu tahketes ainetes.
5. Kolmas soojusülekande tüüp on kiirgus. Kui viia käsi vooluvõrku ühendatud elektripliidi mähise, põleva pirni, köetava triikraua, radiaatori vms juurde, on kuumust selgelt tunda.
Kui kinnitate metallkarbi (jahutusradiaatori), mille üks külg on läikiv ja teine must, statiivi sisse, ühendage kast manomeetriga ja seejärel valage keev vesi anumasse, mille üks pind on valge ja teine must. , seejärel keerake anum musta külje poole jahutusradiaator esmalt valge ja seejärel musta poolega, märkate, et vedeliku tase jahutusradiaatoriga ühendatud manomeetri põlves väheneb. Samal ajal väheneb see tugevamini, kui anum on musta küljega jahutusradiaatori poole (joonis 71).
Vedeliku taseme langus manomeetris tekib seetõttu, et jahutusradiaatoris olev õhk paisub, see on võimalik õhu kuumutamisel. Seetõttu saab õhku laevast koos kuum vesi energiat, soojeneb ja paisub. Kuna õhul on halb soojusjuhtivus ja konvektsiooni sel juhul ei toimu, sest plaat ja jahutusradiaator asuvad samal tasemel, siis tuleb tõdeda, et kuuma veega anum eraldab energiat.
Kogemus näitab ka, et anuma must pind kiirgab rohkem energiat kui valge. Sellest annab tunnistust erinev vedelikutase jahutusradiaatoriga ühendatud manomeetri küünarnukis.
Must pind mitte ainult ei eralda rohkem energiat, vaid ka neelab rohkem. Seda saab ka katseliselt tõestada, viies vooluvõrku ühendatud elektripliidi esmalt soojusvastuvõtja läikivale küljele ja seejärel mustale. Teisel juhul langeb jahutusradiaatoriga ühendatud manomeetri põlves olev vedelik madalamale kui esimesel.
Seega mustad kehad neelavad ja kiirgavad energiat hästi, valged või läikivad kehad aga halvasti. Nad peegeldavad hästi energiat. Seetõttu on arusaadav, miks nad suvel heledaid riideid kannavad, miks eelistavad lõunamaal maju värvida valge värv.
Kiirguse teel kandub energia Päikeselt Maale. Kuna Päikese ja Maa vaheline ruum on vaakum (Maa atmosfääri kõrgus on palju väiksem kui kaugus Päikesest), ei saa energiat üle kanda ei konvektsiooni ega soojusjuhtivuse teel. Seega ei nõua energia ülekandmine kiirgusega mingi keskkonna olemasolu, seda soojusülekannet saab teostada ka vaakumis.
1. osa
1. Tahketes ainetes võib soojusülekanne toimuda
1) konvektsioon
2) kiirgus ja konvektsioon
3) soojusjuhtivus
4) konvektsioon ja soojusjuhtivus
2. Võib toimuda soojusülekanne konvektsiooni teel
1) ainult gaasides
2) ainult vedelikes
3) ainult gaasides ja vedelikes
4) gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes
3. Kuidas saab soojusülekannet läbi viia õhuvaba ruumiga eraldatud kehade vahel?
1) kasutades ainult soojusjuhtivust
2) ainult konvektsiooni kasutades
3) ainult kiirgust kasutades
4) kõigil kolmel viisil
4. Mis tüüpi soojusülekande tõttu soojeneb vesi reservuaarides selgel suvepäeval?
1) ainult soojusjuhtivus
2) ainult konvektsioon
4) konvektsioon ja soojusjuhtivus
5. Millist tüüpi soojusülekandega ei kaasne aine ülekandmist?
1) ainult soojusjuhtivus
2) ainult konvektsioon
3) ainult kiirgus
4) ainult soojusjuhtivus ja kiirgus
6. Millist tüüpi soojusülekandega kaasneb aine ülekanne?
1) ainult soojusjuhtivus
2) konvektsioon ja soojusjuhtivus
3) kiirgus- ja soojusjuhtivus
4) ainult konvektsioon
7. Tabelis on toodud koefitsiendi väärtused, mis iseloomustavad mõne ehitusmaterjali puhul aine soojusjuhtivuse määra.
Tingimustes külm talv valmistatud maja vajab kõige vähem täiendavat soojustust võrdse seinapaksusega
1) poorbetoon
2) raudbetoon
3) lubi-liivatellis
4) puit
8. Laual seisnud võrdse mahuga metallist ja plastmassist kruusid täideti samaaegselt sama temperatuuriga kuuma veega. Millises kruusis jahtub vesi kiiremini?
1) metallis
2) plastikust
3) üheaegselt
4) vee jahtumise kiirus sõltub selle temperatuurist
9. Avatud anum täidetakse veega. Milline joonis näitab õigesti konvektsioonivoolude suunda antud kütteskeemi juures?
10. Võrdse massiga vesi kuumutati sama temperatuurini ja valati kahte pannile, mis suleti kaanega ja asetati külma kohta. Pannid on täpselt samad, välja arvatud välispinna värv: üks neist on must, teine läikiv. Mis juhtub pannide vee temperatuuriga mõne aja pärast, kuni vesi on täielikult jahtunud?
1) Vee temperatuur ei muutu kummalgi pannil.
2) Vee temperatuur langeb mõlemas pannil sama kraadi võrra.
3) Läikival pannil on vee temperatuur madalam kui mustas.
4) Mustal pannil on vee temperatuur madalam kui läikivas.
11. Õpetaja viis läbi järgmise katse. Kuumplaat (1) asetati õõnsa silindrilise suletud kasti (2) vastas, mis oli kummitoruga ühendatud U-kujulise manomeetri (3) põlvega. Algselt oli vedelik põlvedes samal tasemel. Mõne aja pärast muutusid manomeetri vedelikutasemed (vt joonist).
Valige pakutud loendist kaks väidet, mis vastavad eksperimentaalsete vaatluste tulemustele. Märkige nende arv.
1) Energia ülekanne plaadilt kasti toimus peamiselt kiirguse tõttu.
2) Energia ülekanne plaadilt kasti toimus peamiselt konvektsiooni tõttu.
3) Energia ülekandmise käigus õhurõhk kastis tõusis.
4) Mattmustad pinnad neelavad energiat paremini kui heledad läikivad pinnad.
5) Vedeliku taseme erinevus manomeetri põlvedes sõltub plaadi temperatuurist.
12. Valige allolevast väidete loendist kaks õiget väidet ja kirjutage nende numbrid tabelisse.
1) Keha siseenergiat saab muuta ainult soojusülekande käigus.
2) Keha siseenergia võrdub keha molekulide liikumise kineetilise energia ja nende vastasmõju potentsiaalse energia summaga.
3) Soojusjuhtivuse käigus kandub energia ühest kehaosast teise.
4) Ruumi õhu soojendamine auruküttepatareidest toimub peamiselt kiirguse mõjul.
5) Klaasil on parem soojusjuhtivus kui metallil.
Vastused
Looduses on kolme tüüpi soojusülekannet: 1) soojusjuhtivus; 2) konvektsioon; 3) kiirgus.
Soojusjuhtivus
Soojusjuhtivus on soojuse ülekandumine ühelt kehalt teisele nende kokkupuutel või soojemast kehaosast külma.
Erinevatel ainetel on erinev soojusjuhtivus. Kõigil metallidel on suurepärane soojusjuhtivus. Gaasidel on madal soojusjuhtivus, vaakumil puudub soojusjuhtivus (vaakumis pole osakesi, mis tagaksid soojusjuhtivuse).
Aineid, mis juhivad halvasti soojust, nimetatakse soojusisolaatoriteks.
Kunstlikult loodud soojusisolaatorite hulka kuuluvad kivivill, vahtpolüstürool, vahtkumm, metallkeraamika (kasutatakse kosmoselaevade tootmisel).
Konvektsioon
Soojuse levikut gaasi või vedeliku liikuvate voogude kaudu nimetatakse konvektsiooniks.
Konvektsiooni käigus edastab soojust aine ise. Konvektsiooni täheldatakse ainult vedelikes ja gaasides.
Soojuskiirgus
Soojuse jaotamine soojalt kehalt kasutades infrapunakiired nimetatakse soojuskiirguseks.
Soojuskiirgus on ainus soojusülekande liik, mis võib toimuda vaakumis. Mida kõrgem on temperatuur, seda tugevam on soojuskiirgus. Soojuskiirgust toodavad näiteks inimesed, loomad, Maa, Päike, pliit, tuli. Infrapunakiirgust saab pildistada või mõõta termograafiga (soojuskaameraga).
Infrapuna-termokaamerad tajuvad nähtamatut infrapuna- või soojuskiirgust ja võimaldavad täpset, kontaktivaba temperatuuri mõõtmist.Infrapunatermograafia võimaldab soojuskiirgust täielikult visualiseerida. Joonisel on kujutatud inimese peopesa infrapunakiirgust. | |
............................................................................. Hoonete ja rajatiste termograafilise kontrolli käigus on võimalik avastada kõrgendatud soojusläbilaskvusega konstruktsioonipiirkondi, kontrollida erinevate konstruktsioonide ühenduste kvaliteeti ning leida suurenenud õhuvahetusega piirkondi. |
www.yaklass.ru
Näited 15-20 soojusnähtusest, mis näitavad, milline neist (kiirgus; konvektsioon; soojusülekanne)
Kuumutamine ja jahutamine, aurustumine ja keetmine, sulamine ja tahkumine, kondenseerumine on kõik näited soojusnähtuste kohta.
Peamine soojusallikas Maal on Päike. Kuid lisaks kasutavad inimesed palju kunstlikke soojusallikaid: lõkked, ahjud, veeküte, gaasi- ja elektrisoojendid jne.
Küsimusele, mis on kuumus, ei osatud kohe vastata. Alles 18. sajandil sai selgeks, et kõik kehad koosnevad molekulidest, et molekulid liiguvad ja suhtlevad üksteisega. Siis mõistsid teadlased, et soojus on seotud molekulide liikumiskiirusega. Kehade kuumutamisel molekulide kiirus suureneb, jahtudes aga väheneb.
Teate, et kui paned külma lusika kuuma tee sisse, läheb see mõne aja pärast kuumaks. Sel juhul annab tee osa oma soojusest mitte ainult lusikale, vaid ka ümbritsevale õhule. Näitest on selgelt näha, et soojust saab üle kanda rohkem kuumenenud kehalt vähem kuumutatud kehale. Soojusülekandeks on kolm meetodit - soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus.
Juhtivuse näide on lusika kuumutamine kuumas tees. Kõigil metallidel on hea soojusjuhtivus.
Konvektsioon edastab soojust vedelikes ja gaasides. Kui soojendame vett kastrulis või veekeetjas, soojenevad kõigepealt alumised veekihid, need muutuvad kergemaks ja tormavad ülespoole, andes teed külm vesi. Konvektsioon toimub ruumis, kui küte on sisse lülitatud. Akust väljuv kuum õhk tõuseb üles ja külm õhk langeb. Kuid ei soojusjuhtivus ega konvektsioon ei suuda seletada, kuidas näiteks meist kaugel asuv Päike Maad soojendab. Sel juhul kandub soojust läbi õhuvaba ruumi kiirguse (soojuskiirte) abil.
Temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse termomeetrit. Tavaliselt kasutate toa- või meditsiinitermomeetreid.
Kui me räägime Celsiuse temperatuurist, peame silmas temperatuuri skaalat, kus 0 ° C vastab vee külmumistemperatuurile ja 100 ° C on selle keemistemperatuur.
Mõnes riigis (USA, UK) kasutatakse Fahrenheiti skaalat. Selles vastab 212 °F 100 °C-le. Temperatuuri teisendamine ühelt skaalalt teisele ei ole väga lihtne, kuid vajadusel saab igaüks seda ise teha. Celsiuse temperatuuri Fahrenheiti temperatuuriks teisendamiseks korrutage Celsiuse temperatuur 9-ga, jagage 5-ga ja lisage 32. Pöördteisenduse tegemiseks lahutage Fahrenheiti temperatuurist 32, korrutage jääk 5-ga ja jagage 9-ga.
Füüsikas ja astrofüüsikas kasutatakse sageli teist skaalat - Kelvini skaalat. Selles kõige rohkem madal temperatuur looduses (absoluutne null). See vastab temperatuurile -273°C. Selle skaala mõõtühikuks on Kelvin (K). Celsiuse temperatuuri teisendamiseks Kelvini temperatuuriks peate Celsiuse kraadidele liitma 273. Näiteks Celsiuse temperatuur on 100° ja Kelvin on 373 K. Tagasi teisendamiseks peate lahutama 273. Näiteks 0 K on -273° C.
Kasulik on teada, et Päikese pinnal on temperatuur 6000 K, selle sees aga 15 000 000 K. Tähtedest kaugel asuvas kosmoses on temperatuur absoluutse nulli lähedal.
Arvame, et te ei pea olema veenev, kui olulised on soojusnähtused. Teadmised nende kohta aitavad inimestel oma kodudesse küttekehasid kujundada, soojusmasinad(sisepõlemismootorid, auruturbiinid, reaktiivmootorid jne), ennustavad ilma, sulatavad metalli, loovad soojusisolatsiooni ja kuumakindlaid materjale, mida kasutatakse kõikjal – majade ehitamisest kosmoselaevadeni.
fizikahelp.ru
Tunni kokkuvõte 8. klassile "Soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus"
Siit saate alla laadida tunni kokkuvõtte 8. klassile “Soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus” ainele: Füüsika. See dokument aitab teil tunniks valmistada head ja kvaliteetset materjali.
Teema: Füüsika ja astronoomia
Klass: 8 rus
Tunni tüüp: kombineeritud
Tunni eesmärk:
Tehnilised vahendid koolitus: ________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Tunni struktuur
1. Tunni korraldus (2 min.)
Õpilaste tervitamine
2. Kodutöö küsitlus (15 min) Teema: Siseenergia. Sisemise energia muutmise viisid.
3. Uue materjali selgitus. (15 minutit)
Seda tüüpi soojusülekandel on oma omadused, kuid soojusülekanne neist igaühes toimub alati ühes suunas: kuumemalt kehalt vähem kuumutatud kehale. Sel juhul kuumema keha siseenergia väheneb ja külmema keha siseenergia suureneb.
Soojusjuhtivuseks nimetatakse nähtust, kus energia ülekandub kuumemalt kehaosalt vähem kuumenevale või kuumemalt kehalt vähem kuumenenud kehale otsekontakti või vahekehade kaudu.
Tahkes kehas on osakesed pidevalt võnkuva liikumises, kuid ei muuda oma tasakaaluolekut. Kuna keha temperatuur selle kuumutamisel tõuseb, hakkavad molekulid intensiivsemalt vibreerima, kuna nende kineetiline energia suureneb. Osa sellest suurenenud energiast kandub järk-järgult ühelt osakeselt teisele, s.t. ühest kehaosast naaberkehaosadesse jne. Kuid mitte kõik tahked ained ei edasta energiat võrdselt. Nende hulgas on nn isolaatoreid, milles soojusjuhtivuse mehhanism toimub üsna aeglaselt. Nende hulka kuuluvad asbest, papp, paber, vilt, graniit, puit, klaas ja mitmed muud tahked ained. Medb ja hõbe on suurema soojusjuhtivusega. Need on head soojusjuhid.
Vedelikel on madal soojusjuhtivus. Vedeliku kuumutamisel kandub siseenergia molekulide kokkupõrgete käigus ja osaliselt ka difusiooni tõttu rohkem kuumenenud piirkonnast vähem kuumenevasse: kiiremini tungivad molekulid vähem kuumutatud piirkonda.
Gaasides, eriti haruldastes, paiknevad molekulid üksteisest üsna suurel kaugusel, mistõttu on nende soojusjuhtivus isegi väiksem kui vedelikel.
Vaakum on ideaalne isolaator, kuna selles ei ole osakesi, mis siseenergiat edasi kandksid.
Sõltuvalt siseolekust on erinevate ainete (tahke, vedel ja gaasiline) soojusjuhtivus erinev.
Teatavasti on vee soojusjuhtivus madal ja ülemise veekihi kuumutamisel jääb alumine kiht külmaks. Õhk on veelgi halvem soojusjuht kui vesi.
Konvektsioon on soojusülekande protsess, mille käigus energia kantakse üle vedeliku- või gaasijuga. Konvektsioon tähendab ladina keeles „segamist”. Konvektsioon ei eksisteeri tahketes ainetes ega toimu ka vaakumis.
Igapäevaelus ja tehnikas laialdaselt kasutatav kovektsioon on loomulik või tasuta.
Jahutusradiaator on seade, mis on lame silindriline metallist anum, mille üks külg on must ja teine läikiv. Selle sees on õhku, mis kuumutamisel võib paisuda ja augu kaudu välja pääseda.
Neeldumine on kiirgusenergia muundamine keha siseenergiaks.
Must pind on parim kiirgaja ja parim neelduja, millele järgnevad karedad, valged ja poleeritud pinnad.
4. Konsolideerimine: (10 min) enesetesti küsimused, ülesanded ja harjutused
konkreetsed ülesanded: 1) Metalli ja klaasi, vee ja õhu soojusjuhtivuse võrdlus, 2) Konvektsiooni vaatlemine elutoas.
6. Õpilaste teadmiste hindamine (1 min)
Põhikirjandus: Füüsika ja astronoomia 8. klass
lisakirjandust: N. D. Bytko “Füüsika” 1. ja 2. osa
docbase.org
Soojusjuhtivus. Konvektsioon. Kiirgus, 8. klass
Siit saate alla laadida soojusjuhtivuse. Konvektsioon. Kiirgus, 8. klass ainele: Füüsika. See dokument aitab teil tunni jaoks ette valmistada head ja kvaliteetset materjali.
Füüsika tunnikonspektid 8. klassis
Koshikova Victoria Aleksandrovna,
Füüsika õpetaja
Belgorodi oblasti Belgorodi linna MBOU keskkool nr 47
Tunni teema: “Soojusjuhtivus. Konvektsioon. Kiirgus".
Soojusjuhtivus. Konvektsioon. Kiirgus
Tunni eesmärk: korraldada tegevusi uute teadmiste ja tegevusmeetodite tajumiseks, mõistmiseks ja esmaseks meeldejätmiseks.
Tundide ajal
1. Organisatsioonietapp
2. Kodutööde kontrollimine
Testimine (2 võimalust)
1. Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab...
a) ...kehade töövõime.
b)... erinevad osariigid kehad.
c) ...keha kuumenemise aste.
2. Millise õhutemperatuuri registreeris joonisel näidatud termomeeter? Mis on temperatuuri mõõtmise viga?
a) 30,5 °C; 0,5 °C. b) 32 °C; 0,5 °C.
c) 32 °C; 1 °C. d) 30 °C; 1 °C.
3. Üks klaas sisaldab soe vesi(nr 1), teises - kuum (nr 2), kolmandas - külm (nr 3). Millises neist on vee temperatuur kõrgeim, millises liiguvad veemolekulid väikseima kiirusega?
a) nr 2; nr 3. b) nr 3; nr 2. c) nr 1; nr 3. d) nr 2; nr 1
4. Millised alljärgnevatest nähtustest on termilised?
a) Poolele lusikale kukkumine. b) Supi kuumutamine pliidil.
c) Päikese käes sulav lumi. d) basseinis ujumine.
5. Millised keha molekulid osalevad soojusliikumises? Mis temperatuuril?
a) asub keha pinnal; toatemperatuuril.
b) kõik molekulid; igal temperatuuril,
c) Asub keha sees; igal temperatuuril.
d) kõik molekulid; kõrgel temperatuuril.
6. Ruumis on kolvi all identsetes anumates võrdsed massid süsinikdioksiid. Millises anumas on gaasil suurim energia joonisel näidatud kolbide asendites?
7. Millistel juhtudel muutub keha siseenergia?
a) Kivi, kukkudes kaljult alla, langeb üha kiiremini.
b) Hantlid tõstetakse põrandalt ja asetatakse riiulile.
c) Triikraud pandi vooluvõrku ja pesu hakati triikima.
d) Sool valati kotist soolatopsi.
8. Millise keha siseenergia muutus toimub soojusülekande tulemusena ülaltoodud olukordades?
a) Puuri kuumenemine puuriga augu tegemisel.
b) Gaasi temperatuuri langus selle paisumisel.
c) võipulga jahutamine külmkapis,
d) Liikuva rongi rataste soojendamine.
Test teemal:
1. Temperatuuri mõõtühik...
a) ...džauli. b) ...pascal. c) ...vatt. d) ... Celsiuse kraadi.
2. Kehatemperatuur sõltub...
a) ...selle sisemine struktuur. b) ...selle aine tihedus.
c) ...selle molekulide liikumiskiirus. d) ... selles sisalduvate molekulide arv.
3. Mille poolest erinevad kuuma tee molekulid sama tee molekulidest, kui see on jahtunud?
a) Suurus. b) Liikumiskiirus.
c) Aatomite arv neis. d) Värv.
4. Millist liikumist nimetatakse termiliseks?
a) Keha liikumine, mille käigus see kuumeneb.
b) Keha moodustavate osakeste pidev kaootiline liikumine.
c) Molekulide liikumine kehas kõrgel temperatuuril.
5. Siseenergia on kehaosakeste energia. See koosneb...
a) ...kõikide molekulide kineetiline energia.
b) ...molekulidevahelise interaktsiooni potentsiaalne energia.
c) ...kõikide molekulide kineetilised ja potentsiaalsed energiad.
6. Millise energiaga on meteoroloogide lendu lastud õhupall?
a) kineetiline. b) potentsiaal.
c) Sisemine. d) Kõik need energialiigid.
7. Millistel viisidel saad muuta keha siseenergiat?
a) Pannes selle liikuma. b) kehal või sellel töid tehes.
c) Selle tõstmine teatud kõrgusele. d) Soojusülekandega.
8. Millises näites muutub keha siseenergia mehaanilise töö tulemusena?
a) teelusikatäis pannakse klaasi kuuma vette.
b) Veoki järsul pidurdamisel tuli piduritest põlemislõhna.
c) Veekeetjas keeb vesi.
d) Inimene soojendab külmunud käsi, surudes need sooja radiaatori külge.
"Soojusliikumine. Temperatuur. Sisemine energia"
"Soojusliikumine. Temperatuur. Sisemine energia"
3. Õpilaste subjektiivse kogemuse uuendamine
Sisemine energia
Sisemise energia suurendamise viisid
Soojusülekanne
Soojusülekande tüübid
4. Uute teadmiste ja tegutsemisviiside õppimine
1. Soojusjuhtivus on siseenergia ülekandumine ühest kehaosast teise või ühest kehast teise nende otsesel kokkupuutel.
Joon.7,8 (Perõškini õpik)
Vedelikel ja gaasidel on madal soojusjuhtivus, sest molekulide vaheline kaugus on suurem kui tahkete ainete oma.
Järgmised materjalid on halva soojusjuhtivusega: vill, juuksed, paber, linnusuled, kork, vaakum.
2. Konvektsioon – energia ülekandmine gaasi- või vedelikujugadega.
Selleks, et gaasides ja vedelikes tekiks konvektsioon, tuleb neid altpoolt soojendada.
3. Kiirgus – energia ülekanne erinevate kiirte poolt, s.o. elektromagnetlainete kujul.
5. Õpitust arusaamise esmane kontroll
6. Õpitu kinnistamine
Töö Lukašiku ülesannete kogumisel nr 945-955
7. Tulemused, kodutöö
punktid 4-6, harjutused 1-3
8. Peegeldus
Kasutatud kirjanduse loetelu
1. Peryshkin A.V. Füüsika. 8. klass. - M.: Bustard, 2009.
2. Gromov S.V., Rodina N.A. Füüsika. 9. klass - M.: Prosveshchenie, 2002.
3. Chebotareva V.A. Füüsika testid. 8. klass – Kirjastus “Eksam”, 2009. a.
4. Lukašik V.I., Ivanova E.V. Ülesannete kogumik füüsika 7.-9. klassis - M.: Prosveshchenie, 2008.
docbase.org
Tund 8. klassis teemal "Soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus"
Teema: Soojusjuhtivus, konvektsioon, kiirgus.
Tunni tüüp: kombineeritud
Tunni eesmärk:
Hariduslik: tutvustada soojusülekande mõistet, soojusülekande liike, selgitada, et soojusülekanne mis tahes tüüpi soojusülekandega toimub alati ühes suunas; et olenevalt sisestruktuurist on erinevate ainete (tahke, vedela ja gaasilise) soojusjuhtivus erinev, et must pind on parim energia kiirgaja ja parim neelaja.
Areng: arendada kognitiivset huvi aine vastu.
Hariduslik: arendada vastutustunnet, oskust asjatundlikult ja selgelt väljendada oma mõtteid, oskust käituda ja töötada meeskonnas
Ainetevaheline suhtlus: keemia, matemaatika
Visuaalsed abivahendid: 21-30 joonist, soojusjuhtivuse tabel
Tunni struktuur
1. Tunni korraldus (2 min.)
Õpilaste tervitamine
Õpilaste kohaloleku ja tunnivalmiduse kontrollimine tunniks.
2. Kodutöö küsitlus (10 min) Teema: Siseenergia. Sisemise energia muutmise viisid.
3. Füüsiline dikteerimine (vastastikune testimine) (5 min)
4. Uue materjali selgitus. (15 minutit)
Soojusülekandeks nimetatakse siseenergia muutmise meetodit, mille puhul suurema kineetilise energiaga suurema kineetilise energiaga kehaosakesed, mis puutuvad kokku vähem kuumenenud kehaga, kannavad energiat otse vähem kuumutatud keha osakestele, nimetatakse soojusülekandeks. ülekanne: soojusjuhtivus, konvektsioon ja kiirgus.
Seda tüüpi soojusülekandel on oma omadused, kuid soojusülekanne neist igaühes toimub alati ühes suunas: kuumemalt kehalt vähem kuumutatud kehale. Sel juhul kuumema keha siseenergia väheneb ja külmema keha siseenergia suureneb.
Soojusjuhtivuseks nimetatakse nähtust, kus energia ülekandub kuumemalt kehaosalt vähem kuumenevale või kuumemalt kehalt vähem kuumenenud kehale otsekontakti või vahekehade kaudu.
Tahkes kehas on osakesed pidevalt võnkuva liikumises, kuid ei muuda oma tasakaaluolekut. Kuna keha temperatuur selle kuumutamisel tõuseb, hakkavad molekulid intensiivsemalt vibreerima, kuna nende kineetiline energia suureneb. Osa sellest suurenenud energiast kandub järk-järgult ühelt osakeselt teisele, s.t. ühest kehaosast naaberkehaosadesse jne. Kuid mitte kõik tahked ained ei edasta energiat võrdselt. Nende hulgas on nn isolaatoreid, milles soojusjuhtivuse mehhanism toimub üsna aeglaselt. Nende hulka kuuluvad asbest, papp, paber, vilt, graniit, puit, klaas ja mitmed muud tahked ained. Vasel ja hõbedal on suurem soojusjuhtivus. Need on head soojusjuhid.
Vedelikel on madal soojusjuhtivus. Vedeliku kuumutamisel kandub siseenergia molekulide kokkupõrgete käigus ja osaliselt ka difusiooni tõttu rohkem kuumenenud piirkonnast vähem kuumenevasse: kiiremini tungivad molekulid vähem kuumutatud piirkonda.
Gaasides, eriti haruldastes, paiknevad molekulid üksteisest üsna suurel kaugusel, mistõttu on nende soojusjuhtivus isegi väiksem kui vedelikel.
Vaakum on ideaalne isolaator, kuna sellel puuduvad siseenergia ülekandmiseks osakesed.
Sõltuvalt siseolekust on erinevate ainete (tahke, vedel ja gaasiline) soojusjuhtivus erinev.
Soojusjuhtivus sõltub energia ülekande olemusest aines ega ole seotud aine enda liikumisega kehas.
Teatavasti on vee soojusjuhtivus madal ja ülemise veekihi kuumutamisel jääb alumine kiht külmaks. Õhk on veelgi halvem soojusjuht kui vesi.
Konvektsioon on soojusülekande protsess, mille käigus energia ülekandmine toimub vedeliku või gaasi joaga. Konvektsioon tähendab ladina keeles "segamist". Konvektsioon ei eksisteeri tahketes ainetes ega toimu ka vaakumis.
Igapäevaelus ja tehnoloogias laialdaselt kasutatav konvektsioon on loomulik või vaba.
Kui vedelikke või gaase segatakse ühtlaseks segamiseks pumba või segistiga, nimetatakse konvektsiooni sundkonvektsiooniks.
Jahutusradiaator on seade, mis on lame silindriline metallist anum, mille üks külg on must ja teine läikiv. Selle sees on õhku, mis kuumutamisel võib paisuda ja augu kaudu välja pääseda.
Juhul, kui soojus kantakse kuumutatud kehalt jahutusradiaatorisse kasutades silmale nähtamatu soojuskiirte korral nimetatakse soojusülekande tüüpi kiirguseks või kiirgussoojusülekandeks
Neeldumine on kiirgusenergia muundamine keha siseenergiaks.
Kiirgus (või kiirgussoojusülekanne) on elektromagnetlainete abil energia ülekandmine ühelt kehalt teisele.
Mida kõrgem on kehatemperatuur, seda suurem on kiirguse intensiivsus. Energia ülekandmine kiirgusega ei vaja keskkonda: soojuskiired võivad levida ka läbi vaakumi.
Must pind on parim kiirgaja ja parim neelduja, millele järgnevad karedad, valged ja poleeritud pinnad.
Head energia neelajad on head energia kiirgajad ja halvad energia neelajad halvad.
5. Konsolideerimine: (10 min) enesetesti küsimused, ülesanded ja harjutused
7. Õpilaste teadmiste hindamine (1 min). Peegeldus.
infourok.ru
Soojusjuhtivus kiirgusega – keemiku käsiraamat 21
Soojust saab üle kanda ühest ruumiosast teise juhtivuse, kiirguse ja konvektsiooni kaudu. Praktikas täheldatakse seda tüüpi soojusülekannet väga harva eraldi (näiteks konvektsiooniga kaasneb soojusjuhtivus ja kiirgus). Kuid sageli domineerib üks soojusülekande tüüp teistest sedavõrd, et nende mõju võib tähelepanuta jätta. Näiteks võime eeldada, et soojuse läbimine läbi seadme seinte toimub ainult soojusjuhtivuse teel. Soojusjuhtivus on ülekaalus ka tahkete ainete kuumutamise ja jahutamise protsessides. Soojusülekanne võib toimuda juhtivuse, konvektsiooni või kiirguse kaudu. Soojusjuhtivus on soojuse ülekandmine läbi tahke aine, näiteks kolvi seina. Konvektsioon on võimalik seal, kus ainete osakestel ei ole kindlat asukohta, st vedelikes ja gaasides. Sel juhul edastatakse soojust liikuvate osakeste abil. Kiirgus on soojuse ülekanne soojuskiirtega, mille lainepikkus jääb vahemikku 0,8-300 mikronit. Kõige sagedamini toimub soojusülekanne samaaegselt kõigil kolmel viisil, kuigi loomulikult mitte samal määral.Auru moodustumine vedeliku-auru piirpinnal toimub soojusjuhtivuse ja kiirguse kaudu küttepinnalt läbi aurukihi tarnitava soojuse tõttu.
Tuleohtlike aurude koostoime õhu hapnikuga toimub põlemistsoonis, kuhu peavad pidevalt voolama tuleohtlikud aurud ja õhk. See on võimalik, kui vedelik saab teatud koguse aurustumiseks vajalikku soojust. Soojus tuleb põlemisprotsessi ajal ainult põlemistsoonist (leegist), kust see pidevalt eraldub. Soojus kandub põlemistsoonist vedeliku pinnale läbi kiirguse. Soojusülekanne soojusjuhtivusega on võimatu, kuna aurude liikumise kiirus pinnalt/vedelikust põlemistsooni on suurem kui soojusülekande kiirus nende kaudu põlemistsoonist vedelikku. Soojusülekanne konvektsiooni teel on samuti võimatu; tan on auruvool
Soojuse jaotumine keha sees on võimalik kahel viisil: soojusjuhtivus ja konvektsioon. Esimese meetodi puhul levib soojus molekulide kokkupõrgete tõttu ning keha kuumema osa molekulid, millel on keskmiselt suurem kineetiline energia, kannavad osa sellest üle naabermolekulidele. Seega võib soojus kehas levida ka siis, kui selle osad ei liigu ilmselgelt, näiteks tahkes kehas. Vedelikes ja gaasides toimub soojuse jaotumine koos soojusjuhtivusega tavaliselt ka konvektsiooni teel, st soojuse otsesel ülekandmisel rohkem kuumutatud vedeliku masside kaudu, mis liikumisel hõivavad vähem kuumutatud masside kohad. Gaasides on võimalik ka soojuse levimine ühest gaasiosast teise kiirguse kaudu.
Soojus kandub põlemistsoonist õlijäätmete pinnale peamiselt kiirguse kaudu. Soojusjuhtivus aurustumiskihi suhtes puudub, kuna aurude liikumise kiirus vedeliku pinnalt põlemistsooni on suurem kui nende soojuse ülekande kiirus põlemistsoonist vedelikku.
Soojusülekanne konvektsiooni teel pinnalt tahke vedelikuks (gaasiks) või vastupidi esineb juhtudel, kui gaasi või vedeliku osakesed muudavad oma asukohta antud pinna suhtes ja toimivad samal ajal soojuskandjatena. Selliste osakeste liikumine on tingitud kas kogu vedeliku (gaasi) massi liikumisest mõju all välismõju(sundkonvektsioon) või on aine tiheduse erinevuse tagajärg ruumi erinevates punktides, mis on põhjustatud temperatuuride ebaühtlasest jaotumisest aine massis (looduslik või vaba konvektsioon). Konvektsiooniga kaasneb alati soojusülekanne juhtivuse ja kiirguse kaudu.
Kui energia ülekanne toimub keskkonnas samaaegselt läbi kiirguse ja soojusjuhtivuse, siis on selle ülekande intensiivsust antud punktis iseloomustav suurus vektor Chx = Chl Ch, kus
Arvestades mitmeid rakenduslikke probleeme, on huvitav uurida soojusülekande protsessi perioodilistes vaakumkihte või õõnsusi sisaldavates keskkondades, kus soojusülekanne toimub ainult kiirguse teel. Muudel juhtudel täidetakse need õõnsused gaasiga, mille soojusjuhtivus ja neeldumiskoefitsiendid on tühised. Sellisel juhul võib gaasi olemasolu sageli tähelepanuta jätta ja pidada neid õõnsusi vaakumiks. Konstruktsioonid ja materjalid, mis sisaldavad vahekihte ja nolo-
Madala mahutihedusega lahtised materjalid, näiteks gaasiga täidetud pulbrid ja kiud atmosfääri rõhk, kasutatakse õhuvedeldajate, vedela hapniku ja lämmastiku mahutite, gaasieralduskolonnide ja muude seadmete isoleerimiseks, mille temperatuur ei lange alla vedela lämmastiku keemistemperatuuri. Selliste isolatsioonimaterjalide puhul võib gaasiruumi ruumala ja tahke materjali ruumala suhe olla vahemikus 10 kuni 100. Joonisel fig. Joonisel 5.53 on näidatud mõnede tavaliste lahtiste materjalide soojusjuhtivuse koefitsiendid. Nende materjalide parimate näidete soojusjuhtivus läheneb õhu omale, mis näitab, et osakeste vahelises ruumis olev õhk kannab suurema osa soojusest. See seletab gaasiga täidetud isolatsiooni põhimõtet, mille tahke materjal takistab soojusülekannet kiirguse ja konvektsiooniga. Ideaalsel juhul on tahke materjali soojusjuhtivusest tingitud soojusülekanne tühine ja soojust edastab ainult gaas. Tõelise isolatsiooni korral läheb osa soojust otse läbi pulbriosakeste või kiudude ning sellest tulenev soojusjuhtivus on tavaliselt mõnevõrra kõrgem koefitsient ja gaasi soojusjuhtivus. Erandiks on väga peened pulbrid, mille osakeste vahelised kaugused on nii väikesed, et gaasimolekulide keskmine vaba teekond on nendest vahemaadest suurem, gaasi soojusjuhtivus sel juhul väheneb, nagu rõhu langemisel. Seega võib pulberisolatsiooni soojusjuhtivus, isegi kui pulber on täidetud gaasiga atmosfäärirõhul, olla väiksem osakeste vahelist ruumi täitva gaasi soojusjuhtivusest.
Hea vaakumi korral on jääkgaasi soojusülekanne tühine. Seetõttu püüavad nad anumate projekteerimisel vähendada soojusvoogu läbi tugielementide ja soojusülekannet kiirguse kaudu. Soojusvoo läbi isoleerivate tugede määravad tugede konstruktsioonilised omadused ja mehaaniline tugevus ühine otsus see küsimus on võimatu. Kui anuma mõõtmed ei ole piiratud, siis tugede pikkust suurendades ja madala soojusjuhtivusega materjali kasutades on võimalik tagada väga väike soojusülekanne piki tugesid. Ka piiratud ruumides suudab kogenud projekteerija tavaliselt leida viisi, kuidas tugede soojustakistust suurendada. Seevastu kiirgussoojusülekanne sõltub nõrgalt isolatsiooniruumi paksusest, vaakumruumi väikese paksuse korral on selle isolatsiooniomadused lähenduse tõttu isegi veidi paranenud.
Soojusülekanne läbi mis tahes seina kuumema jahutusvedeliku juurest teise, külmema jahutusvedeliku juurde on suhteliselt keeruline nähtus. Kui võtame näiteks aurusti torukimbu, mida soojendavad suitsugaasid, siis on kolm elementaarset soojusülekande meetodit, mida peetakse peamiseks. Suitsugaaside soojus kandub juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse kaudu kiirte torudesse. Soojus kandub läbi torude seinte ainult soojusjuhtivuse kaudu ja toru sisepinnalt edasi
Soojusjuhtivus on seotud soojusülekandega aine moodustavate aatomite ja molekulide liikumise ja kokkupõrke kaudu. See sarnaneb difusiooniprotsessiga, mille käigus materjali kantakse üle sarnase mehhanismi abil. Konvektsioon on soojuse ülekanne suurte molekulide agregaatide liikumise kaudu, st sisuliselt sarnaneb see segamisprotsessiga. On ilmne, et soojusülekanne konvektsiooni teel saab toimuda ainult vedelikes ja gaasides, samas kui soojusjuhtivus on tahkete ainete soojusülekande peamine liik. Vedelikes ja gaasides täheldatakse koos konvektsiooniga ka soojusjuhtivust, kuid esimene on palju rohkem kiire protsess ja tavaliselt varjab täielikult teist protsessi. Nii juhtivus kui ka konvektsioon nõuavad materiaalset keskkonda ja ei saa toimuda täielikus vaakumis. See toob esile peamise erinevuse nende kahe protsessi ja kiirgusprotsessi vahel, mis toimub kõige paremini vaakumis. Täpne protsess, mille käigus toimub energia ülekandmine kiirgusega läbi tühja ruumi, ei ole veel kindlaks tehtud, kuid meie jaoks on otstarbekas käsitleda seda lainete liikumise kaudu puhtalt hüpoteetilises keskkonnas (eetris). Usutakse, et aine siseenergia kandub üle eetri lainelisele liikumisele, see liikumine levib igas suunas ja kui laine põrkub ainega, saab energia edasi kanduda, peegelduda või neelduda. Imendudes võib see suurendada keha siseenergiat kolmel viisil: 1) kutsudes esile keemilise reaktsiooni,
Sellistes kõrge temperatuuriga protsessides nagu klaasisulatus, telliste põletamine, alumiiniumi sulatamine jne, kus heitgaaside temperatuur on vältimatult kõrge, moodustab kasuliku küttesoojuse kogu põlemissoojusbilansis väikese osa. eelmine näide - 36%, võtmata arvesse ahju seinte kiirgusest tulenevaid kadusid). Seetõttu saab sel juhul kütusesäästu saavutada soojustagastusega seadmete, näiteks rekuperaatorite abil kütuse põletamiseks tarnitava õhu soojendamiseks või heitsoojuskatelde abil täiendava auru tekitamiseks, samuti soojusisolatsiooni parandamisega, et vähendada kiirguskadusid. , soojusjuhtivus ja konvektsioon välispinna ahju seintelt ümbritsevasse ruumi.
Soojusvahetus südamikus, vahekeskkonnas ja nendevahelistel piiridel toimub materjali tahke karkassi elemendi soojusjuhtivuse kaudu, soojusülekanne ühelt tahkelt osakeselt naaberosakesse nende otsese kokkupuute kohtades, molekulaarne soojusjuhtivus osakeste vahesid täitvas keskkonnas, soojusülekanne piiridel tahked osakesed väliskeskkonnaga, kiirgus osakeselt osakesele läbi vahekeskkonna, gaasi ja osakeste vahel sisalduva niiskuse konvektsioon.
Vaakumis kondenseerunud kihid on äärmiselt tundlikud nende tekketingimuste suhtes, eelkõige aluspinna temperatuuri, kondensatsiooni intensiivsuse, kondenseerunud gaasi temperatuuri, kiirguse ja läbi kondensatsioonipinnale antava soojusvoo võimsuse suhtes. jääkgaasi soojusjuhtivus.
Seoses eelnevaga on selge, et kondensaadi soojusjuhtivuse koefitsient võrrandis (5.52) on mitte monoliitse keha, vaid tugevalt hajutatud materjali soojuslik karakteristik. See materjal - kondensaat - koosneb skeletist - skeletist, mis on tohutu hulga tahkete osakeste - kristallide kogum, mis on üksteisest eraldatud jääkgaasiga täidetud tühikutega. Sellises keerulises materjalis ei piirdu soojusülekanne enam tahke keha soojusjuhtivusega, vaid see toimub soojusülekande kaudu mööda üksikuid osakesi - soojusülekandematerjali tahke karkassi elementi, tänu ühe soojusjuhtivusele. tahke osake naaberosakesse nende otsese kokkupuute kohtades, jääkgaasi soojusjuhtivus poorides ja tühimikud kiirgusosakeste vahel osakestelt osakestele.
Üldsätted. Tehnoloogias peame temperatuuri seadistamisel sageli tegelema selliste soojusülekande juhtumitega keskkond, millega see pind vahetab soojust, mitte seinapinna temperatuuri. Võrreldes tahkete ainete soojusjuhtivuse ja soojuskiirguse probleemidega on ümbritsevast vedelast või gaasilisest keskkonnast konvektsiooni kaudu seina pinnale soojusülekande probleem palju keerulisem ja seetõttu pole see suures osas veel kaugeltki lahendatud. Sel päeval. Kui tegemist on soojuse ülekandmisega tahkest ainest vedelikule või gaasile, siis soojusjuhtivusest tulenev soojusvahetus taandub konvektsioonist tingitud soojusvahetusega võrreldes. Viimane, nagu eespool mainitud, on see, et seinaga külgnevas liikuvas vedeliku või gaasi kihis on selles voolu tõttu
Soojusülekanne ühelt kehalt teisele võib toimuda juhtivuse, konvektsiooni ja soojuskiirguse kaudu.
Paljud tahked ja vedelad polümeerid on peaaegu täielikult mitteläbilaskvad infrapunakiirgus Seetõttu neelab keha langeva energia ja muundatakse selle pinnal soojuseks. Osa soojust läheb siiski konvektsiooni ja kiirguse kaudu kohe keskkonda. Neeldunud soojus levib juhtiva soojusülekande protsessi kaudu kehasse. Temperatuuri jaotus kiirgusenergiaga köetud kehas ei sõltu ainult soojusvoolust, vaid ka aine soojusjuhtivusest ja konvektiivsetest soojuskadudest pinnalt.
Soojusülekannet saab teostada ühe kolmest järgmisest meetodist või nende kombinatsioonist. Need meetodid on vaevalt 1) soojusjuhtivus, 2) konvektsioon ja 3) kiirgus
Üks levinumaid ja vanimaid (1880. aastal välja pakutud) on soojusjuhtivuse meetod. Soojusjuhtiomeetriliste gaasianalüsaatorite toime põhineb sõltuvusel elektritakistus juhti ümbritseva segu soojusjuhtivusest tuleneva suure temperatuuritakistusteguriga juht. Soojus edastatakse gaasilise keskkonna kaudu juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse kaudu. Gaasi soojusjuhtivus on seotud selle koostisega. Nad püüavad vähendada või stabiliseerida soojusülekande osakaalu konvektsiooni ja kiirgusega.
Seega jahutatakse konkreetses jahutis ringlevat vett läbi soojusülekande atmosfääriõhk, ja osa soojusest kandub üle vee pinnaaurustumise tulemusena - osa veest auruks muutumisel ja selle auru ülekandmisel difusiooni teel õhku, teine osa - temperatuuride erinevuse tõttu. vesi ja õhk, st soojusülekanne kontakti teel (soojusjuhtivus ja konvektsioon). Väga väike kogus soojust eemaldatakse veest ka kiirgusega, mida tavaliselt soojusbilansis arvesse ei võeta. Samal ajal toimub soojuse vool jahutatud vette päikesekiirgus, mis on nii väike, et jääb jahutustornide ja pritsimistiikide soojusbilansis tähelepanuta.
Soojus kandub üle kuumenenud kehadelt vähem kuumutatud kehadele soojusjuhtivuse, konvektsiooni ja soojuskiirguse kaudu. -
Kiirgusest ja soojusjuhtivusest tingitud soojusülekande protsesside võrdlus. Soojusjuhtivus on tingitud keha mikroosakeste liikumisest, soojusvahetus kiirgusega toimub elektromagnetlainete või footonite kaudu. Tühjuses puudub soojusjuhtivus. Soojusvahetus kiirgusega kehade vahel toimub nii materiaalse keskkonna olemasolul kui ka puudumisel. Kui keskkond ei neela kiirgust, siis selle temperatuur ei mõjuta kuidagi soojusülekande protsessi. Näiteks saab puidust eseme põlema panna, fokusseerides jääst valmistatud objektiivi abil päikesekiiri.
Kütuse põlemisega kaasneb soojuse eraldumine ja ülekandumine, samuti kaod ehk täpsemalt soojuse hajumine ümbritsevasse keskkonda. Soojusülekanne toimub konvektsiooni teel, see tähendab, et seda liigutab otse tõusev gaasivool, samuti tahkete osakeste vool. Lisaks toimub soojusülekanne gaasi ja osakeste vooludes juhtivuse ja kiirguse kaudu. Soojusjuhtivus gaasi- ja osakeste keskkonnas, samuti molekulaarne difusioon toimub sõltumata nende liikumisest. Pot1 ning difusioonist ja soojusjuhtivusest tingitud mass ja soojus tekivad ühiselt gradientide – temperatuuri ja kontsentratsioonide (täpsemalt keemilise potentsiaali x) – olemasolul ning on määratud vastastikuste lineaarfunktsioonide ja y7 abil (vt V ja VI peatükk). Kuid praktikas võib tähelepanuta jätta nii kontsentratsioonigradiendist tingitud soojusülekande kui ka temperatuurigradiendist tingitud massiülekande (termiline difusioon).
Isotermilise voolu korral T - onst ja seosest p = pRT järgib valemit (Za) juures - 1. Adiabaatilise voolu puhul eeldatakse, et soojus kandub üle ainult konvektsiooni teel (pole soojusjuhtivus ega kiirgus ) ja meil on dQ = O valemis ( 21). Üksiku jaoks
Mitu kilovatti. Abiahela abil tekib säde, mis tekitab hulga ioone ja seejärel tekib magnetinduktsiooni teel ioniseeritud gaasis tugev ringvool. Saadud plasma kuumutatakse mitmekümne tuhande Kelvini kraadini, mis on oluliselt kõrgem kui temperatuur, mille juures kvartsklaas pehmeneb. Ilmselgelt on vaja leida viis allika kaitsmiseks enesehävitamise eest, mis saavutatakse jahutina toimiva argoonivoolu abil. Argooni tarnitakse tangentsiaalselt välistorust suurel kiirusel (joon. 9-6), mis tekitab keerisevoolu (näidatud joonisel) ja temperatuur langeb. Kuum plasma kipub stabiliseeruma teatud kaugusel seintest toroidi kujul, mis hoiab ära ka ülekuumenemise. Proov pihustatakse nebulisaatorisse (joonisel pole näidatud) ja viiakse aeglase argoonivooluga keskele (piruka auku). Siin soojendatakse seda soojusjuhtivuse ja kiirgusega kuni 7000 K ning see on täielikult pihustatud ja ergastatud. Ionisatsioonist tingitud tuvastatavate aatomite kadu (plasma AAS-i raskuste allikas) ei mängi ICP-spektroskoopias olulist rolli, kuna on olemas kergemini ioniseeritavad argooni aatomid.
Gaasisegu voolab läbi katalüsaatori graanulite vaheliste kanalite. Sel juhul toimub soojus- ja massiülekanne osakeste ja voolu vahel. Voolu tuumas toimub massi- ja soojusülekanne peamiselt konvektsiooni tõttu, kuna vool on tavaliselt turbulentne, pinna lähedal on laminaarne piirkiht, mille puhul gaasi kiirus langeb graanuli pinnal nullini. . Reaktiivide ja reaktsioonisaaduste transport läbi selle pinna suhtes normaalses suunas toimub molekulaarse difusiooni ja soojuse soojusjuhtivuse teel. Soojusülekanne võib toimuda ka soojusjuhtimise teel osakeselt osakesele läbi kontaktpinna ja osakestevahelise kiirguse kaudu.
Soojusülekannet on kolme tüüpi: juhtivus, konvektsioon ja soojuskiirgus. Soojusjuhtivus on soojusülekanne erineva temperatuuriga osakeste vahelise otsese kokkupuute kaudu. See tüüp hõlmab soojusülekannet tahketes ainetes, näiteks läbi seadme seina. Konvektsioon on soojusülekande nähtus vedeliku või gaasi osakeste transportimisel ja nende omavahelisel segamisel. Soojusvahetus võib toimuda ka kiirguse kaudu - energia ülekandmine nagu valgus elektromagnetlainete kujul.
Kütuse põlemise (gaasistamise) protsessis mängib olulist rolli tahke ja gaasifaasi vastastikuse liikumise suund. Gaasi- ja kütusevoogude liikumise korraldamiseks on teada kaks skeemi, ühis- ja vastuvool. Gaasi- ja kütusevoogude otsevooluskeemis toimub reaktiivide termiline ettevalmistamine vähem intensiivselt, kuumade gaaside osaluseta ja peamiselt soojuse ülekandmise kaudu põlemistsoonist soojusülekande ja kiirgusega. Vastutulekahju skeemis saavutatakse kütuse usaldusväärsem süttimine, kuna selle soojendamiseks kantakse soojus üle kuumade gaaside konvektsiooni ja kuumade pindade soojusjuhtivuse teel.
Tuleb märkida, et hajutatud materjalide puhul saab terminit soojusjuhtivus kasutada ainult tinglikult, kui selle mõiste all mõeldakse mitte ainult juhtivat soojusülekannet (st soojusjuhtivust ennast), vaid ka soojusülekannet konvektsiooni ja kiirguse kaudu. Seega on hajutatud keskkonna jaoks määratud soojusjuhtivuse koefitsient teatud väärtus, mis on võrdne Fourier võrrandi soojusjuhtivuse koefitsiendiga, kui see võrrand on üldiselt antud tingimustel rakendatav (st kui soojusülekande protsess loetletud mehhanismide kaudu on võimalik kirjeldatakse selle võrrandiga üsna täpselt) . Seetõttu on õigem nimetada seda suurust ekvivalentseks soojusjuhtivuse koefitsiendiks (vt II jagu jne). Seda silmas pidades jätame lühiduse huvides siiski üldtunnustatud termini soojusjuhtivus.
Need teadlased võrdlesid oma andmeid osakeste agregaatide efektiivse soojusjuhtivuse avaldisega. Nad ütlevad, nagu ka Mayer, et efektiivne soojusjuhtivus läbi mis tahes pinna on võrdne õhu ja kütuse keskmise soojusjuhtivusega mõlemaga kaetud pinnaosa suhtes ning et samaväärne soojusjuhtivus saadakse musta keha kiirgusest. läbi tühimike. Seda võrrandit kasutades, mõningase lihtsustamisega, mida ta lubas, suutis Mayer väljendada kütusekihi efektiivset soojusjuhtivust kütuse tegeliku soojusjuhtivuse, tühimike mahu, kütusekihi temperatuuri ja kütusekihi läbimõõduga. suurimad osakesed. Tühikohti täitva gaasi tenloiline juhtivus sisaldub selle erinevate osade analüüsiandmetes ja seda ei saa otseselt tuvastada. Sellest avaldisest saadud suurusjärgu indikaatorina on toodud koksikihi efektiivne soojusjuhtivus temperatuuril 815 ° tühimiga 50% ja tera suuruse ülempiiriga 2,54 C./l. , mis määrati võrdseks 0,00414-ga. Kütuse tegelik soojusjuhtivus on nii väike osa (umbes 5%) efektiivsest, et kogu kihi efektiivne soojusjuhtivus ei sõltu suuresti kasutatavast kütusest.
Üldsätted. Tehnoloogias peame sageli tegelema soojusülekande juhtumitega, kui on ette nähtud välistemperatuur, mitte seina pinna temperatuur. Võrreldes soojusjuhtivuse ja soojuskiirgusega on soojuse ülekanne konvektsiooni kaudu ümbritsevast vedelast või gaasilisest keskkonnast seina pinnale palju keerulisem ja kaugeltki uurimata protsess. Kui soojus läheb üle tahkest ainest vedelikuks või gaasiks, taandub soojusjuhtivusest tingitud soojusvahetus võrreldes konvektsioonist tingitud soojusvahetusega. Viimane seisneb selles, et seinaga külgnevas liikuvas vedeliku- või gaasikihis puutub selles kihis eksisteeriva voolu tõttu kõik seinaga kokku. aeg uus. ja uued osakesed, mis seega kas võtavad soojust endaga kaasa või annavad selle edasi seinale, millega nad kokku puutuvad. See konvektiivtransport
Teadaoleva temperatuurini ja asetatakse põleti asemele. Nii oli võimalik saada leegi spektraalheleduse väärtus ja siit Kirchhoffi seaduse järgi ka musta keha spektraalne heledus leegi temperatuuriga samal temperatuuril. Seda temperatuuri võrreldi leegi temperatuuriga, mõõdetuna järgmiselt: õhukest plaatina-roodiumtraati, mis asus väljaspool leeki, kuumutati voolu läbilaskmisega ja selle kiirguse energiat mõõdeti termilise kolonniga erinevatel temperatuuridel. Viimaseid mõõdeti optilise püromeetriga. Selle põhjal koostati temperatuuri funktsioonina kiirgusenergia kõver (vattides traadi pikkuse sentimeetri kohta). Seejärel viidi traat leeki ja mõõdeti selle temperatuuri erinevate sellele antud väärtuste jaoks. elektrienergia. Siit konstrueeriti veel üks kõver, mis väljendab energiavarustust (vattides traadi pikkuse sentimeetri kohta) temperatuuri funktsioonina. Teatud temperatuuriväärtuse korral need kõverad lõikuvad. Traadi kiirguse jaoks on leek peaaegu läbipaistev. See tuleneb traadi suhteliselt madalast emissioonivõimest leegi infrapuna neeldumisribade piirkonnas ja lisaks i jro-le kinnitati seda ka otsese katsega. Seetõttu on sellel temperatuuril hirsi poolt eralduv energia hulk võrdne edastatava elektrienergia hulgaga. See saab toimuda ainult siis, kui energiat ei kao ja see ei kandu juhtmele üle soojusjuhtivuse või konvektsiooni teel, s.t. kui traadi ja gaasileegi temperatuurid on samad. Seetõttu määrab ristumispunkt gaasileegi temperatuuri.
Kui tilk aurustub, see jahtub. Pidades silmas analoogiat soojusjuhtivuse ja difusiooni nähtuste vahel (jättes tähelepanuta soojusülekande konvektsiooni ja kiirguse kaudu, pidades gaasilise keskkonna soojusjuhtivuse koefitsienti R sõltumatuks temperatuurist ja aurude kontsentratsioonist, st arvestades l = onst) oskab kirjutada sfäärilise languse ümber statsionaarse temperatuurijaotuse võrrandid, sarnased (4.3)
Muraur ei esitanud täielikku kvantitatiivset teooriat, vaid pigem sidus suure hulga katsete tulemused põlemisprotsessi kvalitatiivse pildiga. Kütuse pindmine lagunemine, mille tulemusena tekib põlev gaasisegu, käsitletakse põlemiskiirust määrava etapina ning selliseid parameetreid nagu rõhk, algtemperatuur, leegi temperatuur, plahvatussoojus ja kiirgus tõlgendatakse nii, nagu need mõjutaksid esialgset lagunemist. Energia ülekandmine leegist kütuse pinnale toimub soojusjuhtivuse protsessi kaudu, mille kiirus on võrdeline rõhuga, ja kiirgusprotsessi kaudu, mis ei sõltu rõhust. See annab põlemiskiiruse kohta järgmise seaduse
Looduslikes tingimustes toimub siseenergia ülekanne soojusvahetusele alati rangelt määratletud suunas: kõrgema temperatuuriga kehalt madalama temperatuuriga kehale. Kui kehade temperatuurid muutuvad samaks, tekib termilise tasakaalu seisund: kehad vahetavad energiat võrdsetes kogustes.
Üldjuhul nimetatakse nähtuste kogumit, mis on seotud soojusenergia üleminekuga ühest ruumiosast teise, mis on põhjustatud nende osade temperatuuride erinevusest. soojusvahetus. Looduses on mitut tüüpi soojusülekannet. Soojuse ühelt kehalt teisele ülekandmiseks on kolm võimalust: soojusjuhtivus, konvektsioon ja kiirgus.
Soojusjuhtivus.
Asetage metallvarda ots alkoholilambi leeki. Varda külge kinnitame vaha abil üksteisest võrdsel kaugusel mitu tikku. Varda ühe otsa kuumutamisel sulavad vahapallid ja tikud kukuvad üksteise järel maha. See näitab, et sisemine energia kandub ühest varda otsast teise.
Joonis 1 Soojusjuhtivuse protsessi demonstratsioon
Uurime välja selle nähtuse põhjuse.
Varda otsa kuumutamisel suureneb metalli moodustavate osakeste liikumise intensiivsus ja suureneb nende kineetiline energia. Soojusliikumise juhuslikkuse tõttu põrkuvad nad külgneva külma metallikihi aeglasemate osakestega ja kannavad osa oma energiast neile üle. Selle tulemusena kandub siseenergia varda ühest otsast teise.
Siseenergia ülekandumist keha ühest osast teise selle osakeste soojusliikumise tulemusena nimetatakse soojusjuhtivuseks.
Konvektsioon
Siseenergia ülekanne soojusjuhtivuse teel toimub peamiselt tahketes ainetes. Vedel- ja gaasilistes kehades toimub siseenergia ülekanne muul viisil. Niisiis, kui vett kuumutatakse, väheneb selle alumiste, kuumemate kihtide tihedus, samas kui ülemised kihid jäävad külmaks ja nende tihedus ei muutu. Raskusjõu mõjul langevad tihedamad külmad veekihid alla ja kuumutatud tõusevad üles: toimub külmade ja kuumutatud vedelikukihtide mehaaniline segunemine. Kogu vesi soojeneb. Sarnased protsessid toimuvad ka gaasides.
Siseenergia ülekannet kuumutatud ja külma vedeliku või gaasi kihtide mehaanilise segunemise tõttu nimetatakse konvektsiooniks.
Konvektsiooni fenomen mängib looduses ja tehnikas suurt rolli. Konvektsioonivoolud põhjustavad atmosfääris pidevat õhu segunemist, mille tõttu on õhu koostis kõigis Maa paikades peaaegu ühesugune. Konvektsioonvoolud tagavad põlemisprotsesside ajal leegi pideva värske hapnikuga varustamise. Konvektsiooni tõttu ühtlustub õhutemperatuur eluruumides kütmisel, samuti seadmete õhkjahutus erinevate elektroonikaseadmete töötamise ajal.
Joonis 2 Kütmine ja õhutemperatuuri ühtlustamine eluruumides kütmisel konvektsiooni mõjul
Kiirgus
Siseenergia ülekanne võib toimuda ka elektromagnetkiirguse kaudu. Seda on kogemuse kaudu lihtne avastada. Paneme elektrikütte pliidi vooluvõrku. See soojendab meie kätt hästi, kui toome selle mitte ainult ülalt, vaid ka pliidi küljelt. Õhu soojusjuhtivus on väga madal ja konvektsioonivoolud tõusevad ülespoole. Sel juhul kantakse elektrivooluga kuumutatud spiraalist saadav energia põhiliselt üle kiirguse teel.
Siseenergia ülekandmist kiirgusega ei vii läbi aineosakesed, vaid osakesed elektromagnetväli- footonid. Neid ei eksisteeri "valmis" aatomite sees, nagu elektronid või prootonid. Footonid tekivad siis, kui elektronid liiguvad ühest elektronkihist teise, mis asuvad tuumale lähemal, ja kannavad samal ajal endaga kaasas teatud osa energiast. Teise kehani jõudes neelduvad footonid selle aatomites ja kannavad neile täielikult üle oma energia.
Siseenergia ülekandumist ühelt kehalt teisele, mis on tingitud selle ülekandmisest elektromagnetvälja osakeste - footonitega, nimetatakse elektromagnetkiirguseks. Iga keha, mille temperatuur on kõrgem kui ümbritseva õhu temperatuur, kiirgab oma sisemist energiat ümbritsevasse ruumi. Keha poolt ajaühikus eralduv energia hulk suureneb temperatuuri tõustes järsult.
Joonis 3 Katse, mis illustreerib kuuma veekeetja siseenergia ülekandmist kiirguse kaudu
Joonis 4 Päikese kiirgus
Transpordinähtused termodünaamiliselt mittetasakaalulistes süsteemides. Soojusjuhtivus
Termodünaamiliselt mittetasakaalulistes süsteemides tekivad spetsiaalsed pöördumatud protsessid, mida nimetatakse ülekandenähtusteks, mille tulemusena toimub energia, massi ja impulsi ruumiline ülekanne. Transpordinähtused hõlmavad soojusjuhtivust (põhjustatud energiaülekandest), difusiooni (põhjustatud massiülekandest) ja sisehõõrdumist (põhjustatud impulsi ülekandest). Nende nähtuste puhul toimub energia, massi ja impulsi ülekanne alati nende gradiendile vastupidises suunas, st süsteem läheneb termodünaamilise tasakaalu olekule.
Kui ühes gaasi piirkonnas on molekulide keskmine kineetiline energia suurem kui teises, siis aja jooksul toimub molekulide pidevate kokkupõrgete tõttu molekulide keskmiste kineetiliste energiate ühtlustamise protsess ehk teisisõnu võrdsustumine. temperatuuridest.
Energia ülekandmine soojuse kujul järgib Fourier' soojusjuhtivuse seadust: soojuse kogus q, mis kandub ajaühikus läbi pinnaühiku, on otseselt võrdeline. - temperatuurigradient, mis võrdub temperatuurimuutuse kiirusega pikkuseühiku x kohta selle piirkonna normaalsuunas:
, (1)
kus λ on soojusjuhtivuse koefitsient või soojusjuhtivus. Miinusmärk näitab, et soojusjuhtivuse käigus kantakse energia üle temperatuuri languse suunas. Soojusjuhtivus λ on võrdne soojushulgaga, mis kantakse läbi pindalaühiku ajaühikus, kusjuures temperatuurigradient on võrdne ühikuga.
On ilmne, et soojusjuhtivuse teel läbi ala S aja t jooksul läbinud soojus Q on võrdeline pindalaga S, aja t ja temperatuurigradiendiga :
Seda saab näidata
(2)
kus V-ga - gaasi erisoojusmaht konstantse mahu juures(soojushulk, mis on vajalik 1 kg gaasi soojendamiseks 1 K võrra konstantse ruumala juures), ρ - gaasi tihedus,<υ>- molekulide termilise liikumise keskmine aritmeetiline kiirus,<l> - keskmine pikkus vabajooks.
Need. on selge, millistest põhjustest sõltub soojusjuhtivuse teel näiteks ruumist läbi seina tänavale kantud energia hulk. Ilmselt mida rohkem energiat ruumist tänavale kantakse, seda suurem on seinapindala S, seda suurem on temperatuuride vahe Δt ruumis ja väljas, seda pikem on ruumi ja tänava vahelise soojusvahetuse aeg t ning väiksem seina paksus (ainekihi paksus) d : ~.
Lisaks sõltub soojusjuhtivuse teel ülekantava energia hulk materjalist, millest sein on valmistatud. Erinevad ained annavad samadel tingimustel soojusjuhtivuse kaudu üle erineval hulgal energiat. Energia kogus, mis kantakse soojusjuhtivuse teel läbi aine kihi iga pindalaühiku ajaühikus, kui selle pindade temperatuuride erinevus on 1 ° C ja kui selle paksus on 1 m (ühik pikkus), võib olla aine võime soojusjuhtivuse kaudu energiat üle kanda. Seda väärtust nimetatakse soojusjuhtivuse koefitsiendiks. Mida suurem on soojusjuhtivuse koefitsient λ, seda rohkem energiat ainekiht kannab. Metallidel on suurim soojusjuhtivus, vedelikel mõnevõrra väiksem. Kuiv õhk ja vill on madalaima soojusjuhtivusega. See seletab rõivaste soojust isoleerivaid omadusi inimestel, sulgedel lindudel ja villal loomadel.
- Äririski kindlustus
- Nikolai Yagodkin: võõrsõnade meeldejätmise tehnika
- Mis on ROI ja mida see tähendab?
- SKP kasv toob kaasa.. Kasv ja reaalne SKT. Ekstensiivse kasvu tegurid. Nende hulka kuuluvad maa, kapital, tööjõud ja loodusvarad. Ulatuslik kasv toimub tänu lisaressursside kasutamisele: töötajate arvu suurendamine, seadmete varustamine