Prenos tepla (s príkladmi)

Ten Prenos tepla Skladá sa z priechodu alebo toku energie medzi dvoma telami pri inej teplote, keď prídu do kontaktu. Teplo tečie z najteplejších do najchladnejších, až kým nie sú pri rovnakej teplote. Potom sa hovorí, že systém dosiahol tepelnú rovnováhu.

Je to častý mechanizmus prenosu tepla v tuhých látkach, hoci sa vyskytuje aj vo vnútri hviezd, ktoré sú normálne plynné. Jadrá pokročilých hviezd v ich vývoji sú však dostatočne husté na to, aby tento mechanizmus urobil významný.

[TOC]

Kalorický mechanizmus

Prenos tepla dochádza cez výmenu energie medzi molekulami, atómami a elektrónmi. Zatiaľ čo sa výmena vyskytuje, najviac energetických častíc dávajú časť svojej energie najmenej energie prostredníctvom zrážok, ktoré sa medzi nimi odohrávajú.

Teplo sa prenáša jedlom do potravín vo WOK, tiež mango riadu sú chránené izolačným materiálom, aby sa zabránilo popáleninám

Napríklad v panvici, ktorý sa bude zapáliť, všetky častice materiálu oscilujú s určitou amplitúdou. Plameň zahrieva tie, ktoré majú bližšie, a tieto začínajú žiariť rýchlejšie, čím sa zvyšuje šírka oscilácie a víťazná energia.

Časť tejto energie sa prenáša na susedné molekuly, čo zase zvyšuje šírku oscilácie a tiež progresívne získava energiu.  A z týchto častíc, časť energie sa šíri do častíc najvzdialenejších od plameňa.

Jeden z koncov baru je zahrievaný a energia sa prenáša medzi molekulami až do dosiahnutia druhého konca. Zdroj: Wikimedia Commons.

Zvýšenie amplitúdy oscilácie častíc sa premieta do zvýšenia teploty, ktorá sa dá cítiť rukou, ak sa dostatočne priblížite k kovu panvice, vrátane rukoväte alebo kľučiek, a preto sú vždy pokryté izolátorom, takže sú vždy pokryté izolátorom že s nimi možno manipulovať bez pálenia.

Môže vám slúžiť: latentné teplo

Teraz rýchlosť procesu riadenia závisí od materiálu, pretože niektoré látky vedú oveľa lepšie ako iné.

V tomto ohľade sú kovy určite vynikajúce vodiče tepla a elektriny. Sú lepšie ako drevo a plasty, pretože ich atómy majú aspoň jeden voľný elektrón vo vonkajšej vrstve, ktorý sa môže pohybovať materiálom a niesť energiu so sebou.

Ale prekvapivo je diamant najlepším tepelným vodičom, ktorý existuje, aj keď kvôli svojej cene neexistuje žiadna iná alternatíva, ktorá sa uspokojí s kovmi, pokiaľ ide o praktické aplikácie.

Nové vyšetrovania naznačujú, že zlúčenina bóru a arzénu je pravdepodobne rovnako dobrá ako diamant pre účinne vypaľovacie teplo.

Rýchlosť tepelnej jazdy

Ak chcete vedieť, ako rýchlo sa teplo šíri jazdou, zvážte list širokého materiálu a bočnej oblasti. Ľavá tvár je v kontakte so zdrojom tepla (v červenej) pri teplote t_h, Zatiaľ čo druhá tvár susedí s chladnejším predmetom, teplota t_c.

Bar uprostred dvoch zdrojov pri rôznych teplotách. Tepelné toky medzi oboma stranami od najkrajšieho zdroja. Zdroj: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Teplo, ktoré tečie medzi tvárami, od najhorúcejšej strany po najchladnejšiu, v čase Δt. Experimentálne sa zistilo, že výmenný kurz alebo rýchlosť, s akou tepelné toky medzi tvárami sú úmerné:

-Oblasť a tváre.

-Teplotný rozdiel Δt medzi nimi.

A je tiež nepriamo úmerný hrúbke doštičky. Matematicky sa vyjadruje takto:

Môže vám slúžiť: Stacionárna teória štátu: História, vysvetlenie, správy

Konštanta proporcionality sa nazýva tepelná vodivosť klimatizovať, preto:

Tepelná vodivosť je charakteristická pre materiál. Pokiaľ ide o prítomné jednotky, v medzinárodnom systéme, ktorý sa meria v jouloch (j), Δt v sekundách (-ov), a preto q/ Δt zostáva v j/ s, ktoré sú ekvivalentné Watios (W). V tomto prípade sú jednotky tepelnej vodivosti s w/m º ° C, ak sa teplota meria v stupňoch Celzia alebo w/m ∙ k pri použití absolútnej stupnice v Kelvinovi.

Dobré tepelné vodiče majú vysoké hodnoty klimatizovať, Zvýraznenie kovov a diamantov.

Pretože q/ Δt je sila, ak je označená p, je to:

Tepelná vodivosť niektorých materiálov

Ďalej, tepelná vodivosť niektorých často používaných známych látok v jednotkách medzinárodného systému, ak w/m ∙ k:

-Syntetický diamant: 2000
-Striebro: 429
-Zlato: 317
-Meď: 385
-Zinok: 116
-Volfrám: 174
-Vzduch: 0.024

Príklady prenosu tepla

Prenos tepla je prítomný v mnohých spôsoboch každodenného života:

Kuchynské riady

Hrnce, panvice a vo všeobecnosti varenie ná riadom vyrobené z kovu, ako je oceľ, majú izolačné materiálové mango. To znižuje riziko popálení pri ich manipulácii, keď sú v kontakte s plameňom alebo obsahom obsahu je horúce.

Kov a drevo

Keď je kus dreva držaný v jednej ruke a druhý z kovu v druhej, okamžite sa všimne, že je to chladnejšie na dotyk. Kovy, ako je to vysvetlené vyššie, sú dobrými vodičmi tepla, takže teplo tečie rýchlejšie od ruky k kovu ako ruka do dreva.

Týmto spôsobom kontakt s kovmi chladne rýchlejšie ruka tých, ktorí ju držia, a preto sa cíti chladnejšie ako drevo, čo nie je tak dobrý vodič.

Môže vám slúžiť: Čo je to emisné utierky? (S príkladmi)

Prikrývky a kryty

Nové obaly sa cítia viac zahriate ako použité obaly, a to preto, že nové majú viac vzduchu vo vláknach a póroch. Čím viac vzduchu je vo vnútri, tým lepšie funguje pokrytie, pretože vzduch je veľmi dobrý tepelný izolátor.

Izolácia pre domy

V mnohých častiach sveta, kde je v zime veľmi chladno, sú domy chránené tepelnými izolačnými materiálmi, takže interiér zostáva pohodlnejší.

Napríklad je tu sklolaminát, ktorý vo vnútri obsahuje vzduchové priestory, ktoré fungujú ako tepelný izolátor, čo bráni úniku tepla.

Tepelné čerpadlá

Tepelné čerpadlá Extrakt teplo z strojov Vedenie tepla cez kovové kanáliky, od prehriate sa do chladnejších oblastí.

Tepelná dilatácia v kovoch

Keď sa zohrieva kovový objekt, konštitučné častice oscilujú s väčšou amplitúdou a dôsledkom je, že rozmery objektu sa zvyšujú.

Izolačné materiály

Kontajnery určené na udržanie potravy v dobrom stave na dlhšie sú vyrobené z izolačného materiálu, takže teplo zvonku nerozdeľuje jedlo.

Cvičenie

Prierez medeného bloku má plochu 20 cm² a dĺžka 50 cm. Jedna zo strán je pri 0 ° C a druhá pri 100 ° C. Vypočítajte rýchlosť, ktorej sa prenáša teplo.

Riešenie

Použije sa predtým odpočítaná rovnica:

Zo zoznamu vodiča je meď k = 400 w/m ∙ k, a hoci teploty uvedené vo vyhlásení sú v stupňoch Celzia, interval AT je rovnaký na oboch mierkach:

Δt = 100 K

Dĺžka je l = 50 cm = 0.5 m a oblasť je A = 20 cm² = 0.002 m², Zostáva nahradenie hodnôt v rovnici:

 Odkazy

1. Giambattista, a. 2010. Fyzika. Druhý. Edimatizovať. McGraw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Koncepčná fyzická veda. 5. Edimatizovať. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 1. 7. Edimatizovať. Učenie sa.
6. Tippens, P. 2011. Fyzika: Koncepty a aplikácie. 7. vydanie. McGraw Hill.