Jak następuje transfer ciepła?
Jak następuje transfer ciepła?
Wymiana ciepła jest procesem przekazywania ciepła zz jednego medium na drugie, przy czym oba media są cieczami lub gazami. Kiedy następuje wymiana ciepła, energia jest wymieniana między mediami bez udziału mechanicznego działania. Istnieją trzy rodzaje przekazywania ciepła.
Instrukcje
1
Przewodność cieplna jest przenoszeniem ciepła zwięcej nagrzanych części substancji do mniej nagrzanych, co prowadzi do wyrównania temperatury substancji. Cząsteczki materii, które mają wyższą energię, przenoszą ją do cząsteczek, które mają mniej energii. Prawo Fouriera odnosi się do przewodności cieplnej, która jest zależnością między gradientem temperatury w ośrodku a gęstością strumienia cieplnego. Gradient to wektor pokazujący kierunek, w którym zmienia się pole skalarne. Odstępstwa od tego prawa mogą dotyczyć bardzo silnych fal uderzeniowych (duże wartości gradientowe), w bardzo niskich temperaturach i w rzadkich gazach, gdy cząsteczki materii zderzają się częściej ze ściankami naczynia niż między sobą. W przypadku rzadkich gazów proces wymiany ciepła nie jest uważany za przenoszenie ciepła, ale za przenoszenie ciepła między ciałami w ośrodku gazowym.
2
Konwekcja to przenoszenie ciepła w cieczach, gazachlub substancje luzem, działające zgodnie z teorią kinetyki. Istotą teorii kinetycznej jest to, że wszystkie ciała (materialne) składają się z atomów i cząsteczek, które są w ciągłym ruchu. Na podstawie tej teorii konwekcja jest przenoszeniem ciepła między substancjami na poziomie molekularnym, pod warunkiem, że ciała są pod działaniem grawitacji i są nierównomiernie ogrzewane. Podgrzana substancja pod wpływem siły grawitacji przesuwa względnie mniej nagrzaną substancję w kierunku przeciwnym do siły grawitacji. Cieplejsze substancje rosną, podczas gdy zimniejsze schodzą. Tłumienie działania konwekcji obserwuje się w przypadkach o wysokiej przewodności cieplnej i lepkim ośrodku, a także konwekcji w zjonizowanych gazach silnie zależy od stopnia jonizacji i pola magnetycznego.
3
Promieniowanie cieplne. Substancja kosztem energii wewnętrznej wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne o ciągłym spektrum, które może być przenoszone między substancjami. Położenie maksimum spektrum zależy od tego, jak bardzo substancja jest ogrzewana. Im wyższa temperatura, tym więcej energii uwalniana jest substancja iw konsekwencji więcej ciepła może przekazywać.
4
Przenikanie ciepła może nastąpić przez cienką warstwęprzegroda lub ściana między ciałami, od cieplejszej substancji do mniej ciepłej. Gorąca substancja przenosi część ciepła do ściany, po czym następuje proces wymiany ciepła w ścianie i przeniesienie ciepła do mniej nagrzanej substancji następuje ze ściany. Intensywność ilości ciepła przekazywanego bezpośrednio zależy od współczynnika przenikania ciepła, który jest zdefiniowany jako ilość ciepła przekazywanego na jednostkę powierzchni przegrody w jednostce czasu z różnicą temperatur między substancjami w 1 kelwinie.