Przenoszenie ciepła w jazdzie (z przykładami)

Transfer ciepła Składa się z przejścia lub przepływu energii między dwoma ciałami w różnej temperaturze, kiedy wchodzą w kontakt. Ciepło przepływa z najgorętszych do najzimniejszych, aż oba znajdą się w tej samej temperaturze. Następnie mówi się, że system osiągnął równowagę termiczną.

Jest to często mechanizm przenoszenia ciepła w ciałach stałych, chociaż występuje również w gwiazdach, które zwykle są gazowe. Jednak jądra zaawansowanych gwiazd w ich ewolucji są wystarczająco gęste, aby ten mechanizm znaczący.

[TOC]

Mechanizm kalorii

Przeniesienie ciepła odbywa się poprzez wymianę energii między cząsteczkami, atomami i elektronami. Podczas gdy wymiana występuje, najwięcej cząstek energii nadaje część ich energii najmniejszej energii poprzez kolizje, które mają miejsce między nimi.

Ciepło jest przenoszone przez żywność do żywności w WOK, a także mango z przyborów są chronione materiałem izolacyjnym, aby uniknąć oparzeń

Na przykład w rondlu, który zostanie zapalony, wszystkie cząstki materiału oscylują z pewną amplituą. Płomień ogrzewa tych, którzy mają bliżej, a one zaczynają wibrować szybciej, zwiększając szerokość oscylacji i wygrywając energię.

Część tej energii jest przenoszona do sąsiednich cząsteczek, co z kolei zwiększa ich szerokość oscylacji, a także stopniowo nabywa energię.  A z tych cząstek część energii rozprzestrzenia się na cząstki najdalej od płomienia.

Jeden z końców paska jest ogrzewany, a energia jest przenoszona między cząsteczkami, aż do osiągnięcia drugiego końca. Źródło: Wikimedia Commons.

Wzrost amplitudy oscylacji cząstek przekłada się na wzrost temperatury, co można odczuwać ręką, jeśli zbliżasz się wystarczająco do metalu rondla, w tym uchwytu lub uchwytów, dlatego zawsze są one pokryte izolatorem, więc że można je manipulować bez palenia.

Może ci służyć: utajone ciepło

Teraz prędkość procesu jazdy zależy od materiału, ponieważ niektóre substancje prowadzą znacznie lepiej niż inne.

Pod tym względem metale są zdecydowanie doskonałymi przewodami ciepła i elektryczności. Są lepsze niż drewno i tworzywa sztuczne, ponieważ ich atomy mają co najmniej jeden wolny elektron w najbardziej zewnętrznej warstwie, który może poruszać się przez materiał i przenosić ze sobą energię.

Co zaskakujące, diament jest najlepszym przewodnikiem termicznym, który istnieje, chociaż ze względu na jego cenę nie ma innej alternatywy dla zadowolenia z metali, jeśli chodzi o praktyczne zastosowania.

Nowe badania wskazują, że związek boru i arsenu jest prawdopodobnie tak dobry jak diament do efektywnego strzelania.

Prędkość jazdy termicznej

Wiedzieć, jak szybko rozprzestrzenia się ciepło, jeżdżąc, rozważ arkusz szerokiego materiału i obszaru bocznego. Lewa twarz ma kontakt ze źródłem ciepła (na czerwono) w temperaturze t_H, Podczas gdy druga twarz jest przylegająca do chłodniejszego obiektu, temperatura t_C.

Bar pośrodku dwóch źródeł w różnych temperaturach. Przepływy ciepła między obiema stronami od najwyższego źródła temperatury do najzimniejszych. Źródło: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Ciepło, które przepływa między twarzami, od najgorętszej strony do najzimniejszej, w czasie δt. Eksperymentalnie okazuje się, że kurs wymiany lub prędkość, z jaką przepływy ciepła między twarzami są proporcjonalne do:

-Obszar A twarzy.

-Różnica temperatur δt między nimi.

I jest również odwrotnie proporcjonalny do grubości płyty. Matematycznie wyraża się to w następujący sposób:

Może ci służyć: stacjonarna teoria stanu: historia, wyjaśnienie, wiadomości

Stała proporcjonalności nazywa się przewodnością cieplną k, W związku z tym:

Przewodnictwo cieplne jest charakterystyczną dla materiału. Jeśli chodzi o jednostki obecne, w systemie międzynarodowym mierzonym w dżule (J), ΔT w sekundach (s), dlatego Q/ ΔT pozostaje w J/ S, co jest równoważne Watios (W). W tym przypadku jednostki przewodności cieplnej wynoszą w/m ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ °.

Dobre przewodniki termiczne mają wysokie wartości k, Podkreślające metale i diament.

Ponieważ q/ δt jest mocą, jeśli jest oznaczone przez p, jest to:

Przewodność cieplna niektórych materiałów

Następnie przewodność cieplna niektórych często używanych znanych substancji, w jednostkach systemu międzynarodowego, jeśli w/m ∙ k:

-Syntetyczny diament: 2000
-Srebro: 429
-Złoto: 317
-Miedź: 385
-Cynk: 116
-Tungsten: 174
-Powietrze: 0.024

Przykłady przenoszenia ciepła

Transfer ciepła jest obecny na wiele sposobów życia codziennego:

Przybory kuchenne

Garnki, patelnie i ogólnie przybory kuchenne wykonane z metalu, takie jak stal, mają materiały izolacyjne mango. Zmniejsza to ryzyko oparzeń podczas ich manipulowania, gdy są w kontakcie z płomieniem lub treści.

Metal i drewno

Kiedy kawałek drewna jest trzymany w jednej ręce, a drugiej metalowej w drugiej, natychmiast zauważa się, że jest to chłodniejsze w dotyku. Metale, jak wyjaśniono powyżej, są dobrymi sterowcami ciepła, więc ciepło płynie szybciej z dłoni do metalu niż ręka do drewna.

W ten sposób kontakt z metalowymi ochładza się szybciej ręką tych, którzy ją trzymają, a zatem wydaje się chłodniejsze niż drewno, co nie jest tak dobrym kierowcą.

Może ci służyć: co to jest wycieranie emisji? (Z przykładami)

Koce i osłony

Nowe okładki wydają się bardziej rozgrzane niż używane pokrowce, a to dlatego, że nowe mają więcej powietrza wewnątrz włókien i porów. Im więcej powietrza w środku, tym lepsze działa pokrycie, ponieważ powietrze jest bardzo dobrym izolatorem termicznym.

Izolacja dla domów

W wielu częściach świata, w których zimą jest bardzo zimno, domy są chronione materiałami izolacyjnymi, dzięki czemu wnętrze pozostało wygodniejsze.

Na przykład znajduje się włókno szklane, które zawiera przestrzenie powietrza w środku, które funkcjonują jako izolator termiczny, zapobiegając ucieczce ciepła.

Pompy ciepła

Pompy ciepła Wyciągnij ciepło z maszyn napędowych ciepła przez metalowe kanały, od przegrzanych części po zimniejsze obszary.

Rozszerzenie termiczne w metalach

Gdy obiekt metaliczny jest ogrzewany, cząsteczki składowe oscylują z większą amplituą, a konsekwencją jest to, że wymiary obiektu rosną.

Pojemniki materiałów izolacyjnych

Pojemniki przeznaczone do utrzymywania żywności w dobrym stanie są wytwarzane z materiału izolacyjnego, aby ciepło z zewnątrz nie rozkładało jedzenia.

Ćwiczenie rozwiązane

Przekrój bloku miedzianego ma powierzchnię 20 cm² i długość 50 cm. Jedna z bok jest w 0º C, a druga w 100 ° C. Oblicz szybkość, do której przesyła się ciepło.

Rozwiązanie

Zostanie użyte wcześniej odliczone równanie:

Z listy kierowcy miedź wynosi k = 400 w/m ∙ k i chociaż temperatury podane w stwierdzeniu są w stopniach celsjusza, interwał δT jest taki sam w obu skalach:

ΔT = 100 K

Długość wynosi l = 50 cm = 0.5m, a obszar wynosi A = 20 cm² = 0.002 m², Pozostaje zastąpienie wartości w równaniu:

 Bibliografia

1. Giambattista, a. 2010. Fizyka. 2. Wyd. McGraw Hill.
2. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna nauka fizyczna. 5. Wyd. osoba.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Tom 1. osoba.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7th. Wyd. Cengage Learning.
6. Tippens, s. 1. 2011. Fizyka: koncepcje i zastosowania. 7. edycja. McGraw Hill.