Čia skaitytojas ras bendros informacijos apie tai, kas yra šilumos perdavimas, taip pat išsamiai apsvarstys spinduliuotės šilumos perdavimo reiškinį, jo paklusnumą tam tikriems dėsniams, proceso ypatumus, šilumos formulę, panaudojimą. žmogaus šilumos perdavimo ir jo srauto gamtoje.
Įėjimas į šilumos mainus
Norėdami suprasti spinduliavimo šilumos perdavimo esmę, pirmiausia turite suprasti jo esmę ir žinoti, kas tai yra?
Šilumos perdavimas yra vidinio tipo energijos indekso pokytis nedirbant su objektu ar objektu, taip pat be kūno darbo. Toks procesas visada vyksta tam tikra kryptimi, būtent: šiluma pereina iš kūno, kurio temperatūros indeksas aukštesnis, į kūną, kurio temperatūros indeksas žemesnis. Pasiekus temperatūrų išlyginimą tarp kūnų, procesas sustoja ir vyksta šilumos laidumo, konvekcijos ir spinduliuotės pagalba.
- Šiluminis laidumas yra vidinės energijos perdavimo iš vieno kūno fragmento į kitą arba tarp kūnų, kai jie susiliečia, procesas.
- Konvekcija yra šilumos perdavimas, atsirandantis dėlenergijos perdavimas kartu su skysčių ar dujų srautais.
- Spinduliavimas yra elektromagnetinio pobūdžio, skleidžiamas dėl tam tikros temperatūros medžiagos vidinės energijos.
Šilumos formulė leidžia atlikti skaičiavimus, siekiant nustatyti perduodamos energijos kiekį, tačiau išmatuotos vertės priklauso nuo vykstančio proceso pobūdžio:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – šildymas ir vėsinimas;
- Q=mλ – kristalizacija ir lydymasis;
- Q=mr – garų kondensacija, virimas ir garavimas;
- Q=mq – kuro degimas.
Kūno ir temperatūros santykis
Norėdami suprasti, kas yra spinduliuotės šilumos perdavimas, turite žinoti pagrindinius infraraudonosios spinduliuotės fizikos dėsnius. Svarbu atsiminti, kad bet kuris kūnas, kurio temperatūra absoliučiais skaičiais viršija nulį, visada spinduliuoja šiluminę energiją. Jis yra elektromagnetinio pobūdžio infraraudonųjų bangų spektre.
Tačiau skirtingi kūnai, turintys tą pačią temperatūrą, turės skirtingą gebėjimą skleisti spinduliavimo energiją. Ši charakteristika priklausys nuo įvairių veiksnių, tokių kaip: kūno struktūros, pobūdžio, formos ir paviršiaus būklės. Elektromagnetinės spinduliuotės prigimtis reiškia dvigubą korpuskulinę bangą. Elektromagnetinio tipo laukas turi kvantinį pobūdį, o jo kvantus vaizduoja fotonai. Sąveikaujant su atomais fotonai sugeriami ir perduoda savo energiją elektronams, fotonas išnyksta. Energijos eksponento šiluminis svyravimasatomas molekulėje didėja. Kitaip tariant, spinduliuojama energija paverčiama šiluma.
Spinduliuota energija laikoma pagrindiniu dydžiu ir žymima W ženklu, matuojama džauliais (J). Spinduliuotės srautas išreiškia vidutinę galios vertę per tam tikrą laikotarpį, kuris yra daug didesnis nei svyravimų periodai (per laiko vienetą išspinduliuota energija). Srauto skleidžiamas vienetas išreiškiamas džauliais per sekundę (J / s), vatas (W) laikomas visuotinai priimta parinktimi.
Spinduliuojančios šilumos perdavimo įvadas
Dabar daugiau apie šį reiškinį. Spindulinis šilumos perdavimas – tai šilumos mainai, jos pernešimo iš vieno kūno į kitą procesas, kurio temperatūros indeksas skiriasi. Atsiranda infraraudonųjų spindulių pagalba. Jis yra elektromagnetinis ir yra elektromagnetinio pobūdžio bangų spektro srityse. Bangų diapazonas yra nuo 0,77 iki 340 µm. Diapazonas nuo 340 iki 100 µm laikomas ilgųjų bangų, 100 - 15 µm priklauso vidutinių bangų diapazonui, o trumpi bangos ilgiai nuo 15 iki 0,77.
Trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių spektro dalis yra greta matomos šviesos, o ilgųjų bangų dalis patenka į ultratrumpąsias radijo bangas. Infraraudonajai spinduliuotei būdingas tiesinis sklidimas, ji geba lūžti, atspindėti ir poliarizuotis. Gali prasiskverbti į įvairias medžiagas, kurios yra nepermatomos matomai šviesai.
Kitaip tariant, spinduliavimo šilumos perdavimą galima apibūdinti kaip perdavimąšiluma elektromagnetinių bangų energijos pavidalu, o procesas vyksta tarp paviršių, kurie yra abipusės spinduliuotės procese.
Intensyvumo indeksą lemia abipusis paviršių išsidėstymas, kūnų spinduliavimo ir sugėrimo gebėjimai. Spinduliavimo šilumos perdavimas tarp kūnų skiriasi nuo konvekcinių ir šilumos laidumo procesų tuo, kad šiluma gali būti perduodama per vakuumą. Šio reiškinio panašumą su kitais lemia šilumos perdavimas tarp skirtingų temperatūros indeksų kūnų.
Radiacijos srautas
Spinduliuojantis šilumos perdavimas tarp kūnų turi tam tikrą spinduliuotės srautų skaičių:
- Vidinis spinduliuotės srautas – E, kuris priklauso nuo temperatūros indekso T ir kūno optinių charakteristikų.
- Krintančios spinduliuotės srautai.
- Sugerti, atspindėti ir perduodami spinduliuotės srautų tipai. Apibendrinant, jie lygūs Epad.
Aplinka, kurioje vyksta šilumos mainai, gali sugerti spinduliuotę ir įnešti savąją.
Spinduliavimo šilumos mainai tarp tam tikro kūnų skaičiaus apibūdinami efektyviu spinduliuotės srautu:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Kūnai, esant bet kokiai temperatūrai, turintys indikatorius L=1, R=0 ir O=0, vadinami „absoliučiai juodais“. Žmogus sukūrė „juodosios spinduliuotės“sąvoką. Savo temperatūros rodikliais jis atitinka kūno pusiausvyrą. Skleidžiama spinduliuotės energija apskaičiuojama naudojant objekto ar objekto temperatūrą, kūno prigimtis tam įtakos neturi.
Įstatymų laikymasisBoltzmann
Ludwigas Boltzmannas, gyvenęs Austrijos imperijos teritorijoje 1844–1906 m., sukūrė Stefano-Boltzmanno įstatymą. Būtent jis leido žmogui geriau suprasti šilumos mainų esmę ir operuoti informacija, bėgant metams ją tobulindamas. Apsvarstykite jo formuluotę.
Stefano-Boltzmanno dėsnis yra vientisas dėsnis, apibūdinantis kai kurias visiškai juodų kūnų savybes. Tai leidžia nustatyti juodojo kūno spinduliuotės galios tankio priklausomybę nuo jo temperatūros indekso.
Įstatymo laikymasis
Spinduliuojančios šilumos perdavimo dėsniai paklūsta Stefano-Boltzmanno dėsniui. Šilumos perdavimo per šilumos laidumą ir konvekciją intensyvumo lygis yra proporcingas temperatūrai. Spinduliavimo energija šilumos sraute yra proporcinga temperatūrai iki ketvirtos laipsnio. Tai atrodo taip:
q=σ A (T14 – T2 4).
Formulėje q yra šilumos srautas, A yra energijos spinduliuojančio kūno paviršiaus plotas, T1 ir T2 yra temperatūrą skleidžiantys kūnai ir aplinka, kuri sugeria šią spinduliuotę.
Aukščiau pateiktas šilumos spinduliavimo dėsnis tiksliai apibūdina tik idealią spinduliuotę, kurią sukuria visiškai juodas kūnas (a.h.t.). Tokių kūnų gyvenime praktiškai nėra. Tačiau plokšti juodi paviršiai artėja prie A. Ch. T. Šviesos kūnų spinduliuotė yra gana silpna.
Įvestas spinduliavimo koeficientas, skirtas atsižvelgti į daugelio nukrypimą nuo idealumosuma s.t. į dešinįjį reiškinio komponentą, paaiškinantį Stefano-Boltzmanno dėsnį. Emisijos indeksas yra lygus reikšmei, mažesnei už vienetą. Plokščias juodas paviršius gali padidinti šį koeficientą iki 0,98, o metalinis veidrodis neviršys 0,05. Todėl juodų kūnų absorbcija yra didelė, o veidrodinių kūnų – maža.
Apie pilką korpusą (s.t.)
Perduodant šilumą, dažnai minimas toks terminas kaip pilkas kūnas. Šis objektas yra kūnas, kurio elektromagnetinės spinduliuotės spektrinio tipo sugerties koeficientas yra mažesnis už vieną, o tai nėra pagrįsta bangos ilgiu (dažniu).
Šilumos emisija yra tokia pati, atsižvelgiant į tos pačios temperatūros juodo kūno spinduliuotės spektrinę sudėtį. Pilkas korpusas nuo juodo skiriasi mažesniu energijos suderinamumo rodikliu. Iki spektrinio juodumo lygio s.t. bangos ilgis neturi įtakos. Matomoje šviesoje suodžiai, anglis ir platinos milteliai (juodi) yra arti pilko kūno.
Šilumos perdavimo žinių taikymo sritys
Aplink mus nuolat sklinda šiluma. Gyvenamosiose ir biurų patalpose dažnai galima rasti elektrinių šildytuvų, kurie veikia šilumos spinduliuote, o mes tai matome rausvo spiralės švytėjimo pavidalu - tokia šiluma priklauso matomai, ji „stovi“prie šilumokaičio krašto. infraraudonųjų spindulių spektras.
Patalpos šildymas iš tikrųjų yra susijęs su nematomu infraraudonųjų spindulių komponentu. Taikomas naktinio matymo prietaisasšilumos spinduliuotės š altinis ir infraraudonajai spinduliuotei jautrūs imtuvai, leidžiantys gerai naršyti tamsoje.
Saulės energija
Saulė pagrįstai yra galingiausia šiluminės energijos skleidėja. Jis šildo mūsų planetą iš šimto penkiasdešimties milijonų kilometrų atstumo. Saulės spinduliuotės intensyvumas, fiksuojamas daug metų ir įvairių stočių, esančių įvairiose žemės vietose, atitinka maždaug 1,37 W/m2.
Tai saulės energija, kuri yra gyvybės š altinis Žemėje. Šiuo metu daugelis protų yra užsiėmę bandydami rasti efektyviausią būdą jį panaudoti. Dabar žinome saulės baterijas, kurios gali šildyti gyvenamuosius pastatus ir tiekti energiją kasdieniams poreikiams.
Pabaigoje
Apibendrinant, skaitytojas dabar gali apibrėžti spinduliavimo šilumos perdavimą. Apibūdinkite šį reiškinį gyvenime ir gamtoje. Spinduliavimo energija tokiame reiškinyje yra pagrindinė perduodamos energijos bangos charakteristika, o išvardintos formulės parodo, kaip ją apskaičiuoti. Apskritai pats procesas paklūsta Stefano-Boltzmanno dėsniui ir gali turėti tris formas, priklausomai nuo jo pobūdžio: krentančios spinduliuotės srauto, savo tipo spinduliuotės ir atspindimos, sugertos ir perduodamos.
