Siltumenerģija ir termins, ko lietojam, lai aprakstītu molekulu aktivitātes līmeni objektā. Paaugstināta ierosme vienā vai otrā veidā ir saistīta ar temperatūras paaugstināšanos, savukārt aukstos objektos atomi kustas daudz lēnāk.
Siltuma pārneses piemērus var atrast visur - dabā, tehnoloģijās un ikdienā.
Siltuma pārneses piemēri
Lielākais siltuma pārneses piemērs ir saule, kas sasilda planētu Zeme un visu uz tās esošo. Ikdienā var atrast ļoti daudz līdzīgu iespēju, tikai daudz mazāk globālā nozīmē. Tātad, kādi ir daži siltuma pārneses piemēri ikdienas dzīvē?
Šeit ir daži no tiem:
- Gāzes vai elektriskā plīts un, piemēram, panna olu cepšanai.
- Automobiļu degvielas, piemēram, benzīns, nodrošina dzinējam siltumenerģiju.
- Iekļautais tosteris pārvērš maizes gabalu grauzdiņos. Tas ir saistīts ar starojumugrauzdiņu siltumenerģija, kas izvelk mitrumu no maizes un padara to kraukšķīgu.
- Karsta krūze kūpoša kakao silda rokas.
- Jebkura liesma - no sērkociņu liesmām līdz masīviem meža ugunsgrēkiem.
- Kad ledu ieliek ūdens glāzē, ūdens siltumenerģija to izkausē, tas ir, ūdens pats ir enerģijas avots.
- Radiatori vai apkures sistēma jūsu mājās nodrošina siltumu garajos, aukstajos ziemas mēnešos.
- Parastās krāsnis ir konvekcijas avoti, kā rezultātā tajās ievietotais ēdiens tiek uzkarsēts un sākas gatavošanas process.
- Siltuma pārneses piemērus var novērot savā ķermenī, paņemot rokās ledus gabalu.
- Kaķa iekšienē ir pat siltumenerģija, kas var sasildīt saimnieka ceļus.
Siltums ir kustība
Siltuma plūsmas ir pastāvīgā kustībā. Galvenos to pārraides veidus var saukt par konvenciju, starojumu un vadītspēju. Apskatīsim šos jēdzienus sīkāk.
Kas ir vadītspēja?
Iespējams, daudzi ne reizi vien ir pamanījuši, ka vienā telpā sajūtas, pieskaroties grīdai, var būt pavisam citādas. Ir patīkami un silti staigāt pa paklāju, bet, ieejot vannas istabā ar basām kājām, manāms vēsums uzreiz rada jautrības sajūtu. Ne tur, kur ir apsildāmās grīdas.
Tātad, kāpēc flīžu virsma sasalst? Tas viss tāpēcsiltumvadītspēja. Tas ir viens no trim siltuma pārneses veidiem. Ikreiz, kad divi objekti ar dažādu temperatūru saskaras viens ar otru, siltumenerģija iet starp tiem. Siltuma pārneses piemēri šajā gadījumā ir šādi: turoties pie metāla plāksnes, kuras otrs gals ir novietots virs sveces liesmas, laika gaitā var just dedzināšanu un sāpes, un brīdī, kad pieskaraties gludeklim. verdoša ūdens katla rokturi, varat apdedzināties.
Vadītspējas faktori
Laba vai slikta vadītspēja ir atkarīga no vairākiem faktoriem:
- Materiāla veids un kvalitāte, no kura izgatavoti priekšmeti.
- Divu saskarē esošo objektu virsmas laukums.
- Temperatūras atšķirība starp diviem objektiem.
- Preču biezums un izmērs.
Vienādojuma formā tas izskatās šādi: siltuma pārneses ātrums uz objektu ir vienāds ar materiāla siltumvadītspēju, no kura objekts ir izgatavots, reizinot virsmas laukumu pie kontakta, reizinot ar temperatūras starpību. starp diviem objektiem un dalīts ar materiāla biezumu. Tas ir vienkārši.
Vadītspējas piemēri
Tiešu siltuma pārnesi no viena objekta uz otru sauc par vadīšanu, un vielas, kas labi vada siltumu, sauc par vadītājiem. Daži materiāli un vielas netiek galā ar šo uzdevumu, tos sauc par izolatoriem. Tie ietver koku, plastmasu, stiklšķiedru un pat gaisu. Kā jūs zināt, izolatori faktiski neaptur plūsmu.siltumu, bet vienkārši palēniniet to līdz vienam vai otram grādiem.
Konvekcija
Šis siltuma pārneses veids, tāpat kā konvekcija, notiek visos šķidrumos un gāzēs. Šādus siltuma pārneses piemērus var atrast dabā un ikdienā. Šķidrumam uzsilstot, apakšā esošās molekulas iegūst enerģiju un kustas ātrāk, kā rezultātā samazinās blīvums. Siltās šķidruma molekulas sāk virzīties uz augšu, kamēr dzesēšanas šķidrums (blīvāks šķidrums) sāk grimt. Kad vēsās molekulas sasniedz apakšā, tās atkal saņem savu enerģijas daļu un atkal tiecas uz augšu. Cikls turpinās tik ilgi, kamēr apakšā ir siltuma avots.
Siltuma pārneses piemērus dabā var sniegt šādi: ar speciāli aprīkota degļa palīdzību siltais gaiss, aizpildot gaisa balona telpu, var pacelt visu konstrukciju pietiekami augstā augstumā, lieta ir ka siltais gaiss ir vieglāks par auksto gaisu.
Radiācija
Sēžot pie ugunskura, jūs silda no tā izplūstošais siltums. Tas pats notiek, ja pievedat plaukstu pie degošas spuldzes, tai nepieskaroties. Jūs arī sajutīsiet siltumu. Lielākie siltuma pārneses piemēri ikdienā un dabā ir saules enerģija. Katru dienu saules siltums iziet cauri 146 miljoniem km tukšas vietas līdz pašai Zemei. Tas ir visu dzīvības formu un sistēmu dzinējspēks, kas šodien pastāv uz mūsu planētas. Bez šī pārraides veida mēs nonāktu lielās nepatikšanās, un pasaule nebūtu tāda pati kā mēs.mēs viņu pazīstam.
Radiācija ir siltuma pārnešana, izmantojot elektromagnētiskos viļņus - radioviļņus, infrasarkanos starus, rentgena starus vai pat redzamo gaismu. Visi priekšmeti izstaro un absorbē starojuma enerģiju, arī pats cilvēks, taču ne visi priekšmeti un vielas tiek galā ar šo uzdevumu vienlīdz labi. Siltuma pārneses piemērus ikdienas dzīvē var apsvērt, izmantojot parasto antenu. Kā likums, tas, kas labi izstaro, arī labi uzsūcas. Kas attiecas uz Zemi, tā saņem enerģiju no saules un pēc tam nodod to atpakaļ kosmosā. Šo starojuma enerģiju sauc par zemes starojumu, un tas padara dzīvību uz planētas iespējamu.
Siltuma pārneses piemēri dabā, sadzīvē, tehnoloģijās
Enerģijas, jo īpaši siltuma, pārvade ir visu inženieru galvenā studiju joma. Radiācija padara Zemi apdzīvojamu un nodrošina atjaunojamu saules enerģiju. Konvekcija ir mehānikas pamats, atbild par gaisa plūsmu ēkās un gaisa apmaiņu mājās. Vadītspēja ļauj uzsildīt katlu, vienkārši uzliekot to uz uguns.
Daudzi siltuma pārneses piemēri tehnoloģijā un dabā ir acīmredzami un sastopami visā mūsu pasaulē. Gandrīz visi no tiem spēlē nozīmīgu lomu, īpaši mašīnbūves jomā. Piemēram, projektējot ēkas ventilācijas sistēmu, inženieri aprēķina siltuma pārnesi no ēkas ap to, kā arī iekšējo siltuma pārnesi. Turklāt viņi izvēlas materiālus, kas samazina vai palielina siltuma pārnesi.izmantojot atsevišķus komponentus, lai optimizētu efektivitāti.
Iztvaikošana
Kad šķidruma (piemēram, ūdens) atomi vai molekulas tiek pakļautas ievērojamam gāzes daudzumam, tiem ir tendence spontāni nonākt gāzveida stāvoklī vai iztvaikot. Tas ir tāpēc, ka molekulas nepārtraukti pārvietojas dažādos virzienos ar nejaušu ātrumu un saduras viena ar otru. Šo procesu laikā daži no tiem saņem pietiekamu kinētisko enerģiju, lai atvairītu sevi no siltuma avota.
Tomēr ne visām molekulām ir laiks iztvaikot un kļūt par ūdens tvaikiem. Viss atkarīgs no temperatūras. Tātad ūdens glāzē iztvaikos lēnāk nekā uz plīts uzkarsētā pannā. Verdošs ūdens ievērojami palielina molekulu enerģiju, kas savukārt paātrina iztvaikošanas procesu.
Pamatjēdzieni
- Vadītspēja ir siltuma pārnese caur vielu, tieši saskaroties ar atomiem vai molekulām.
- Konvekcija ir siltuma pārnešana caur gāzes (piemēram, gaisa) vai šķidruma (piemēram, ūdens) cirkulāciju.
- Radiācija ir starpība starp absorbētā un atstarotā siltuma daudzumu. Šī spēja ir ļoti atkarīga no krāsas, melni objekti absorbē vairāk siltuma nekā gaiši objekti.
- Iztvaikošana ir process, kurā atomi vai molekulas šķidrā stāvoklī iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai kļūtu par gāzi vai tvaiku.
- Siltumnīcefekta gāzes ir gāzes, kas aiztur saules siltumu Zemes atmosfērā, radot siltumnīcefekta gāzi. Efekts. Ir divas galvenās kategorijas - ūdens tvaiki un oglekļa dioksīds.
- Atjaunojamie enerģijas avoti ir neierobežoti resursi, kas ātri un dabiski atjaunojas. Tie ietver šādus siltuma pārneses piemērus dabā un tehnoloģijās: vējš un saules enerģija.
- Siltumvadītspēja ir ātrums, ar kādu materiāls caur sevi pārnes siltumenerģiju.
- Siltuma līdzsvars ir stāvoklis, kurā visas sistēmas daļas atrodas vienā temperatūras režīmā.
Praktisks pielietojums
Daudzi siltuma pārneses piemēri dabā un tehnoloģijā (attēli augstāk) norāda, ka šie procesi ir rūpīgi jāizpēta un jākalpo uz labu. Inženieri pielieto savas zināšanas par siltuma pārneses principiem, pēta jaunas tehnoloģijas, kas saistītas ar atjaunojamo resursu izmantošanu un ir mazāk postošas videi. Galvenais ir saprast, ka enerģijas pārnese paver bezgalīgas iespējas inženiertehniskiem risinājumiem un citiem.
