Термичната енергия е терминът, който използваме, за да опишем нивото на активност на молекулите в обект. Повишеното възбуждане по един или друг начин е свързано с повишаване на температурата, докато в студените обекти атомите се движат много по-бавно.
Примери за пренос на топлина могат да бъдат намерени навсякъде - в природата, технологиите и ежедневието.
Примери за пренос на топлина
Най-големият пример за пренос на топлина е слънцето, което затопля планетата Земя и всичко на нея. В ежедневието можете да намерите много подобни опции, само в много по-малко глобален смисъл. И така, какви са някои примери за пренос на топлина в ежедневието?
Ето някои от тях:
- Газова или електрическа печка и например тиган за пържене на яйца.
- Автомобилните горива като бензин осигуряват топлинна енергия на двигателя.
- Включеният тостер превръща парче хляб в тост. Свързва се с излъчванетоплинната енергия на тоста, която извлича влагата от хляба и го прави хрупкав.
- Гореща чаша димящо какао затопля ръцете.
- Всякакъв пламък, от кибритени пламъци до огромни горски пожари.
- Когато ледът се постави в чаша с вода, топлинната енергия от водата го разтапя, тоест самата вода е източник на енергия.
- Радиаторът или отоплителната система във вашия дом осигуряват топлина през дългите, студени зимни месеци.
- Конвенционалните фурни са източници на конвекция, в резултат на което поставената в тях храна се нагрява и процесът на готвене започва.
- Примери за пренос на топлина можете да наблюдавате в собственото си тяло, като вземете парче лед в ръката си.
- Топлинната енергия е дори вътре в котката, която може да стопли коленете на собственика.
Топлината е движение
Топлинните потоци са в постоянно движение. Основните начини за тяхното предаване могат да се нарекат конвенция, излъчване и проводимост. Нека разгледаме тези понятия по-подробно.
Какво е проводимост?
Може би мнозина са забелязали повече от веднъж, че в една и съща стая усещанията от докосване на пода могат да бъдат напълно различни. Приятно и топло е да се ходи по килима, но ако влезете в банята с боси крака, забележима прохлада веднага дава усещане за бодрост. Не там, където има подово отопление.
И така, защо повърхността с плочки замръзва? Всичко е защототоплопроводимост. Това е един от трите вида топлопренос. Всеки път, когато два обекта с различни температури са в контакт един с друг, топлинната енергия ще преминава между тях. Примерите за пренос на топлина в този случай включват следното: като се държите за метална плоча, чийто другият край е поставен над пламъка на свещ, с течение на времето можете да почувствате парене и болка и в момента, в който докоснете ютията дръжте тенджера с вряла вода, можете да се изгорите.
Фактори на проводимост
Добра или лоша проводимост зависи от няколко фактора:
- Вида и качеството на материала, от който са изработени предметите.
- Повърхностната площ на два обекта в контакт.
- Температурна разлика между два обекта.
- Дебелина и размер на артикулите.
В уравнение изглежда така: Скоростта на пренос на топлина към обект е равна на топлопроводимостта на материала, от който е направен обектът, умножена по повърхността на контакта, умножена по температурната разлика между двата обекта и разделени на дебелината на материала. Това е просто.
Примери за проводимост
Прякото пренасяне на топлина от един обект на друг се нарича проводимост, а веществата, които провеждат добре топлината, се наричат проводници. Някои материали и вещества не се справят добре с тази задача, те се наричат изолатори. Те включват дърво, пластмаса, фибростъкло и дори въздух. Както знаете, изолаторите всъщност не спират потока.топлина, но просто я забавете до една или друга степен.
Конвекция
Този тип пренос на топлина, като конвекция, се среща във всички течности и газове. Можете да намерите такива примери за пренос на топлина в природата и в ежедневието. Тъй като течността се нагрява, молекулите на дъното получават енергия и се движат по-бързо, което води до намаляване на плътността. Молекулите на топлата течност започват да се движат нагоре, докато охлаждащата течност (по-плътната течност) започва да потъва. След като хладните молекули достигнат дъното, те отново получават своя дял от енергия и отново се стремят към върха. Цикълът продължава, докато има източник на топлина в долната част.
Примери за пренос на топлина в природата могат да бъдат дадени, както следва: с помощта на специално оборудвана горелка, топлият въздух, запълвайки пространството на балон, може да издигне цялата конструкция на достатъчно висока височина, нещото е че топлият въздух е по-лек от студения.
радиация
Когато седнете пред огъня, вие се стопляте от топлината, излъчвана от него. Същото се случва, ако поднесете дланта си към горяща крушка, без да я докосвате. Ще се почувствате и топло. Най-големите примери за пренос на топлина в ежедневието и природата са водени от слънчевата енергия. Всеки ден топлината на слънцето преминава през 146 милиона км празно пространство чак до самата Земя. Тя е движещата сила зад всички форми и системи на живот, които съществуват на нашата планета днес. Без този начин на предаване щяхме да имаме големи проблеми и светът нямаше да бъде същият като нас.познаваме го.
Излъчването е пренос на топлина с помощта на електромагнитни вълни, независимо дали радиовълни, инфрачервени, рентгенови лъчи или дори видима светлина. Всички обекти излъчват и поглъщат лъчиста енергия, включително самия човек, но не всички предмети и вещества се справят еднакво добре с тази задача. Примери за пренос на топлина в ежедневието могат да бъдат разгледани с помощта на конвенционална антена. По правило това, което излъчва добре, също е добре да се абсорбира. Що се отнася до Земята, тя получава енергия от слънцето и след това я връща в космоса. Тази радиационна енергия се нарича земна радиация и именно тя прави живота на планетата възможен.
Примери за пренос на топлина в природата, ежедневието, технологиите
Преносът на енергия, по-специално топлинна, е основна област на обучение за всички инженери. Радиацията прави Земята обитаема и осигурява възобновяема слънчева енергия. Конвекцията е в основата на механиката, отговаря за въздушния поток в сградите и въздушния обмен в къщите. Проводимостта ви позволява да загреете тенджера, като просто я поставите на огън.
Множество примери за пренос на топлина в технологиите и природата са очевидни и се срещат в целия ни свят. Почти всички те играят важна роля, особено в областта на машиностроенето. Например, когато проектират вентилационна система на сграда, инженерите изчисляват топлопреминаването от сградата около нея, както и вътрешния топлопренос. В допълнение, те избират материали, които минимизират или увеличават преноса на топлина.чрез отделни компоненти за оптимизиране на ефективността.
Изпаряване
Когато атомите или молекулите на течност (като вода) са изложени на значителен обем газ, те са склонни спонтанно да влязат в газообразно състояние или да се изпарят. Това е така, защото молекулите непрекъснато се движат в различни посоки с произволни скорости и се сблъскват една с друга. По време на тези процеси някои от тях получават кинетична енергия, достатъчна да се отблъснат от източника на топлина.
Въпреки това, не всички молекули имат време да се изпарят и да станат водна пара. Всичко зависи от температурата. Така водата в чаша ще се изпари по-бавно, отколкото в тиган, загрят на котлона. Врящата вода значително увеличава енергията на молекулите, което от своя страна ускорява процеса на изпаряване.
Основни понятия
- Проводимостта е пренос на топлина през вещество чрез директен контакт на атоми или молекули.
- Конвекцията е пренос на топлина чрез циркулацията на газ (като въздух) или течност (като вода).
- Радиацията е разликата между количеството абсорбирана и отразена топлина. Тази способност е силно зависима от цвета, черните предмети абсорбират повече топлина от светлите обекти.
- Изпарението е процесът, чрез който атомите или молекулите в течно състояние получават достатъчно енергия, за да се превърнат в газ или пара.
- Парниковите газове са газове, които улавят слънчевата топлина в земната атмосфера, произвеждайки парников газ. Ефект. Има две основни категории - водна пара и въглероден диоксид.
- Възобновяемите енергийни източници са неограничени ресурси, които се попълват бързо и естествено. Те включват следните примери за пренос на топлина в природата и технологиите: вятър и слънчева енергия.
- Топлопроводимостта е скоростта, с която материалът пренася топлинна енергия през себе си.
- Термичното равновесие е състояние, при което всички части на системата са в един и същ температурен режим.
Практическо приложение
Множество примери за пренос на топлина в природата и технологиите (снимките по-горе) показват, че тези процеси трябва да бъдат добре проучени и обслужвани завинаги. Инженерите прилагат знанията си за принципите на топлопреноса, изследват нови технологии, които са свързани с използването на възобновяеми ресурси и са по-малко разрушителни за околната среда. Ключът е разбирането, че преносът на енергия отваря безкрайни възможности за инженерни решения и още.
