Тук читателят ще намери обща информация за това какво е топлопреминаване, а също така ще разгледа подробно явлението лъчист топлопренос, неговото подчинение на определени закони, особеностите на процеса, формулата на топлината, използването на преноса на топлина от човека и нейния поток в природата.
Влизане в топлообмен
За да разберете същността на излъчването на топлина, първо трябва да разберете същността му и да знаете какво е то?
Топлопреносът е промяна в енергийния индекс от вътрешен тип без работа върху обекта или субекта, а също и без работа, извършена от тялото. Такъв процес винаги протича в определена посока, а именно: топлината преминава от тяло с по-висок температурен индекс към тяло с по-нисък. При достигане на изравняване на температурите между телата процесът спира и се осъществява с помощта на топлопроводимост, конвекция и излъчване.
- Термичната проводимост е процесът на прехвърляне на вътрешна енергия от един фрагмент на тялото към друг или между тела, когато осъществят контакт.
- Конвекцията е пренос на топлина в резултат напренос на енергия заедно с течни или газови потоци.
- Излъчването е електромагнитно по природа, излъчвано поради вътрешната енергия на вещество, което е в състояние на определена температура.
Формулата за топлина ви позволява да правите изчисления, за да определите количеството прехвърлена енергия, но измерените стойности зависят от естеството на протичащия процес:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – отопление и охлаждане;
- Q=mλ – кристализация и топене;
- Q=mr - кондензация на пара, кипене и изпаряване;
- Q=mq – изгаряне на гориво.
Връзка между тялото и температурата
За да разберете какво представлява лъчистото пренасяне на топлина, трябва да знаете основните закони на физиката за инфрачервеното лъчение. Важно е да запомните, че всяко тяло, чиято температура е над нулата в абсолютно изражение, винаги излъчва топлинна енергия. Той се намира в инфрачервения спектър на вълните с електромагнитна природа.
Въпреки това, различните тела, имащи еднаква температура, ще имат различна способност да излъчват лъчиста енергия. Тази характеристика ще зависи от различни фактори като: структура на тялото, природа, форма и състояние на повърхността. Природата на електромагнитното излъчване се отнася до двойната, корпускулярна вълна. Полето от електромагнитен тип има квантов характер, а неговите кванти са представени от фотони. Взаимодействайки с атомите, фотоните се абсорбират и предават енергията си на електрони, фотонът изчезва. Топлинна флуктуация на енергийния експонентатомът в една молекула се увеличава. С други думи, излъчената енергия се превръща в топлина.
Излъчената енергия се счита за основна величина и се обозначава със знака W, измерена в джаули (J). Радиационният поток изразява средната стойност на мощността за период от време, който е много по-голям от периодите на трептения (енергията, излъчвана за единица време). Единицата, излъчвана от потока, се изразява в джаули в секунда (J/s), ватът (W) се счита за общоприета опция.
Въведение в лъчистото пренос на топлина
Сега повече за феномена. Преносът на лъчиста топлина е обменът на топлина, процесът на пренасянето й от едно тяло на друго, което има различен температурен индекс. Възниква с помощта на инфрачервено лъчение. Той е електромагнитен и се намира в областите на вълновите спектри с електромагнитна природа. Диапазонът на вълната е в диапазона от 0,77 до 340 µm. Диапазоните от 340 до 100 µm се считат за дълги вълни, 100 - 15 µm принадлежат към обхвата на средните вълни, а късите дължини на вълните от 15 до 0,77 µm.
Късовълновата част от инфрачервения спектър е в непосредствена близост до видимата светлина, а дългите части на вълните отиват в ултракъсата радиовълна. Инфрачервеното лъчение се характеризира с праволинейно разпространение, способно е да пречупва, отразява и поляризира. Способен да прониква в редица материали, които са непрозрачни за видимата светлина.
С други думи, преносът на лъчиста топлина може да се характеризира като преностоплина под формата на енергия на електромагнитна вълна, докато процесът протича между повърхности, които са в процес на взаимно излъчване.
Индексът на интензитета се определя от взаимното подреждане на повърхностите, излъчващата и поглъщащата способност на телата. Преносът на лъчиста топлина между телата се различава от процесите на конвекция и топлопроводимост по това, че топлината може да се изпраща през вакуум. Приликата на това явление с други се дължи на преноса на топлина между тела с различни температурни индекси.
Радиационен поток
Преносът на лъчиста топлина между телата има определен брой радиационни потоци:
- Вътрешният радиационен поток - E, който зависи от температурния индекс T и оптичните характеристики на тялото.
- Потоци от падаща радиация.
- Поглъщани, отразени и предавани видове радиационни потоци. Като цяло те са равни на Epad.
Околната среда, в която се осъществява топлообмен, може да абсорбира радиацията и да въведе своя собствена.
Ллъчистият топлообмен между определен брой тела се описва с ефективен радиационен поток:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Телата, при всяка температура, с индикатори L=1, R=0 и O=0, се наричат "абсолютно черни". Човекът създава концепцията за "черно излъчване". Съответства с температурните си показатели на равновесието на тялото. Излъчената радиационна енергия се изчислява с помощта на температурата на обекта или обекта, природата на тялото не влияе на това.
Спазване на законитеБолцман
Лудвиг Болцман, който живее на територията на Австрийската империя през 1844-1906 г., създава закона на Стефан-Болцман. Именно той позволи на човек да разбере по-добре същността на топлообмена и да работи с информация, подобрявайки я през годините. Помислете за нейната формулировка.
Законът на Стефан-Болцман е интегрален закон, който описва някои характеристики на абсолютно черни тела. Позволява ви да определите зависимостта на плътността на мощността на излъчване на черно тяло от неговия температурен индекс.
Спазване на закона
Законите за излъчване на топлина се подчиняват на закона на Стефан-Болцман. Нивото на интензивност на топлопреминаване чрез топлопроводимост и конвекция е пропорционално на температурата. Лъчистата енергия в топлинния поток е пропорционална на температурата на четвърта степен. Изглежда така:
q=σ A (T14 – T2 4).
Във формулата q е топлинният поток, A е повърхностната площ на тялото, излъчващо енергия, T1 и T2 са температурите, излъчващи тела и околната среда, която абсорбира това излъчване.
Горещият закон за топлинното излъчване описва точно само идеалното излъчване, създадено от абсолютно черно тяло (a.h.t.). В живота на практика няма такива тела. Плоските черни повърхности обаче се доближават до A. Ch. T. Излъчването от светлинни тела е сравнително слабо.
Въведен е коефициент на излъчване, за да се вземе предвид отклонението от идеалността на множествоколичество с.т. в десния компонент на израза, обясняващ закона на Стефан-Болцман. Индексът на излъчване е равен на стойност, по-малка от единица. Плоска черна повърхност може да доведе до този коефициент до 0,98, докато металното огледало няма да надвишава 0,05. Следователно абсорбциите са високи за черни тела и ниски за огледални тела.
За сивото тяло (s.t.)
При топлопреминаването често се споменава такъв термин като сиво тяло. Този обект е тяло, което има коефициент на поглъщане от спектрален тип на електромагнитното излъчване, по-малък от един, който не се основава на дължината на вълната (честотата).
Емисията на топлина е една и съща според спектралния състав на излъчването на черно тяло със същата температура. Сивото тяло се различава от черното с по-нисък индикатор за енергийна съвместимост. До нивото на спектралната чернота на s.t. дължината на вълната не се влияе. Във видима светлина сажди, въглища и платинен прах (черен) са близо до сивото тяло.
Области на приложение на знанията за топлопреноса
Емисията на топлина непрекъснато се случва около нас. В жилищни и офис помещения често можете да намерите електрически нагреватели, които се занимават с топлинно излъчване и го виждаме под формата на червеникаво сияние на спирала - такава топлина принадлежи на видимото, тя "стои" на ръба на инфрачервен спектър.
Отоплението на помещението всъщност е ангажирано с невидим компонент на инфрачервеното лъчение. Прилага се устройство за нощно вижданеизточник на топлинно излъчване и приемници, чувствителни към инфрачервено лъчение, които ви позволяват да се ориентирате добре в тъмното.
Слънчева енергия
Слънцето с право е най-мощният излъчвател на енергия от топлинна природа. Той загрява нашата планета от разстояние от сто и петдесет милиона километра. Интензитетът на слънчевата радиация, който е регистриран в продължение на много години и от различни станции, разположени в различни части на земята, съответства на приблизително 1,37 W/m2.
Енергията на слънцето е източникът на живот на планетата Земя. В момента много умове са заети да намерят най-ефективния начин да го използват. Сега знаем слънчеви панели, които могат да отопляват жилищни сгради и да осигуряват енергия за ежедневни нужди.
В приключване
Обобщавайки, читателят вече може да дефинира излъчване на топлина. Опишете това явление в живота и природата. Лъчистата енергия е основната характеристика на предаваната енергийна вълна при подобно явление и изброените формули показват как да се изчисли. В общото положение самият процес се подчинява на закона на Стефан-Болцман и може да има три форми, в зависимост от естеството си: поток на падащо лъчение, излъчване от собствен тип и отразено, погълнато и предадено.
