Šiluminė energija yra terminas, kurį vartojame apibūdindami objekto molekulių aktyvumo lygį. Padidėjęs sužadinimas vienaip ar kitaip yra susijęs su temperatūros padidėjimu, o š altuose objektuose atomai juda daug lėčiau.
Šilumos perdavimo pavyzdžių galima rasti visur – gamtoje, technologijose ir kasdieniame gyvenime.
Šilumos perdavimo pavyzdžiai
Didžiausias šilumos perdavimo pavyzdys yra saulė, kuri šildo Žemės planetą ir viską, kas joje yra. Kasdieniame gyvenime galite rasti daug panašių variantų, tik daug mažiau globalia prasme. Taigi, kokie yra šilumos perdavimo kasdieniame gyvenime pavyzdžiai?
Štai keletas iš jų:
- Dujinė arba elektrinė viryklė ir, pavyzdžiui, keptuvė kiaušiniams kepti.
- Automobilių degalai, tokie kaip benzinas, tiekia varikliui šiluminę energiją.
- Pridedamas skrudintuvas duonos gabalėlį paverčia skrebučiu. Tai siejama su spinduliavimuskrebučio šiluminė energija, kuri ištraukia drėgmę iš duonos ir padaro ją traškia.
- Karštos garuojančios kakavos puodelis sušildo rankas.
- Bet kokia liepsna, nuo degtukų liepsnos iki didžiulių miškų gaisrų.
- Kai ledas dedamas į stiklinę vandens, vandens šiluminė energija jį ištirpdo, tai yra, pats vanduo yra energijos š altinis.
- Radiatorius arba šildymo sistema jūsų namuose šildo ilgais š altais žiemos mėnesiais.
- Įprastos orkaitės yra konvekcijos š altinis, dėl kurio į jas dedamas maistas pašildomas ir prasideda gaminimo procesas.
- Šilumos perdavimo pavyzdžius galite stebėti savo kūne, paėmę į ranką ledo gabalėlį.
- Šiluminė energija yra net katės viduje, kuri gali sušildyti šeimininko kelius.
Karštis yra judėjimas
Šilumos srautai nuolat juda. Pagrindiniai jų perdavimo būdai gali būti vadinami susitarimu, spinduliuote ir laidumu. Pažvelkime į šias sąvokas išsamiau.
Kas yra laidumas?
Galbūt daugelis ne kartą pastebėjo, kad tame pačiame kambaryje pojūčiai prisilietus prie grindų gali būti visiškai skirtingi. Jauku ir šilta vaikščioti ant kilimo, bet jei į vonią įeini basomis kojomis, pastebima vėsa iškart suteikia linksmumo jausmą. Ne ten, kur yra grindinis šildymas.
Tai kodėl plytelių paviršius šąla? Viskas dėl tošilumos laidumas. Tai vienas iš trijų šilumos perdavimo tipų. Kai du skirtingos temperatūros objektai liečiasi vienas su kitu, tarp jų praeis šiluminė energija. Šilumos perdavimo pavyzdžiai šiuo atveju yra šie: laikydami už metalinės plokštės, kurios kitas galas dedamas virš žvakės liepsnos, laikui bėgant galite jausti deginimą ir skausmą, o tuo metu, kai liečiate lygintuvą. puodo su verdančio vandens rankena, galite nusideginti.
Laidumo veiksniai
Geras ar blogas laidumas priklauso nuo kelių veiksnių:
- Medžiagos, iš kurios pagaminti objektai, tipas ir kokybė.
- Dviejų besiliečiančių objektų paviršiaus plotas.
- Temperatūros skirtumas tarp dviejų objektų.
- Elementų storis ir dydis.
Lygties forma atrodo taip: šilumos perdavimo į objektą greitis yra lygus medžiagos, iš kurios pagamintas objektas, šilumos laidumui, padauginus iš kontaktinio paviršiaus ploto ir temperatūros skirtumo. tarp dviejų objektų ir padalintas iš medžiagos storio. Tai paprasta.
Laidumo pavyzdžiai
Tiesioginis šilumos perdavimas iš vieno objekto į kitą vadinamas laidumu, o medžiagos, kurios gerai praleidžia šilumą, vadinamos laidininkais. Kai kurios medžiagos ir medžiagos netinkamai susidoroja su šia užduotimi, jos vadinamos izoliatoriais. Tai medis, plastikas, stiklo pluoštas ir net oras. Kaip žinote, izoliatoriai iš tikrųjų nesustabdo srauto.karštį, bet tiesiog sulėtinkite jį iki vieno ar kito laipsnio.
Konvekcija
Šis šilumos perdavimo būdas, kaip ir konvekcija, vyksta visuose skysčiuose ir dujose. Tokių šilumos perdavimo pavyzdžių galite rasti gamtoje ir kasdieniame gyvenime. Skysčiui įkaistant, apačioje esančios molekulės įgyja energijos ir juda greičiau, todėl tankis mažėja. Šilto skysčio molekulės pradeda judėti aukštyn, o aušinimo skystis (tankesnis skystis) pradeda skęsti. Kai vėsios molekulės pasiekia apačią, jos vėl gauna savo dalį energijos ir vėl linksta į viršų. Ciklas tęsiasi tol, kol apačioje yra šilumos š altinis.
Šilumos perdavimo gamtoje pavyzdžius galima pateikti taip: specialiai įrengto degiklio pagalba šiltas oras, užpildydamas baliono erdvę, gali pakelti visą konstrukciją į pakankamai aukštą, reikalas kad šiltas oras lengvesnis už š altą.
Radiacija
Kai sėdi priešais laužą, tave šildo nuo jo sklindanti šiluma. Tas pats atsitinka, jei delnu pridedate prie degančios lemputės jos neliesdami. Taip pat jausitės šiltai. Didžiausi šilumos perdavimo pavyzdžiai kasdieniame gyvenime ir gamtoje yra saulės energija. Kiekvieną dieną saulės šiluma praeina per 146 milijonus km tuščios erdvės iki pačios Žemės. Tai yra visų mūsų planetoje šiandien egzistuojančių gyvybės formų ir sistemų varomoji jėga. Be šio perdavimo būdo patektume į didelę bėdą, o pasaulis nebūtų toks, koks esame mes.mes jį pažįstame.
Spinduliavimas yra šilumos perdavimas naudojant elektromagnetines bangas, radijo bangas, infraraudonuosius spindulius, rentgeno spindulius ar net matomą šviesą. Visi objektai skleidžia ir sugeria spinduliavimo energiją, taip pat ir pats žmogus, tačiau ne visi daiktai ir medžiagos vienodai susidoroja su šia užduotimi. Šilumos perdavimo pavyzdžiai kasdieniame gyvenime gali būti laikomi naudojant įprastą anteną. Paprastai tai, kas gerai spinduliuoja, taip pat gerai sugeria. Kalbant apie Žemę, ji gauna energiją iš saulės, o tada grąžina ją į kosmosą. Ši spinduliuotės energija vadinama antžemine spinduliuote ir dėl jos įmanoma gyvybė planetoje.
Šilumos perdavimo gamtoje, kasdieniame gyvenime, technologijos pavyzdžiai
Energijos, ypač šiluminės, perdavimas yra pagrindinė visų inžinierių studijų sritis. Radiacija daro Žemę tinkama gyventi ir suteikia atsinaujinančios saulės energijos. Konvekcija yra mechanikos pagrindas, atsakinga už oro srautą pastatuose ir oro mainus namuose. Dėl laidumo galite pašildyti puodą tiesiog jį uždedant ant ugnies.
Daugelis šilumos perdavimo technologijų ir gamtos srityse yra akivaizdūs ir aptinkami visame pasaulyje. Beveik visi jie atlieka svarbų vaidmenį, ypač mechanikos inžinerijos srityje. Pavyzdžiui, projektuodami pastato vėdinimo sistemą, inžinieriai apskaičiuoja šilumos perdavimą iš aplink jį esančio pastato, taip pat vidinį šilumos perdavimą. Be to, jie parenka medžiagas, kurios sumažina arba maksimaliai padidina šilumos perdavimą.naudojant atskirus komponentus, kad būtų optimizuotas efektyvumas.
Išgaravimas
Kai skysčio (pavyzdžiui, vandens) atomai ar molekulės yra veikiamos dideliu dujų kiekiu, jie linkę spontaniškai pereiti į dujinę būseną arba išgaruoti. Taip yra todėl, kad molekulės nuolat juda skirtingomis kryptimis atsitiktiniu greičiu ir susiduria viena su kita. Šių procesų metu kai kurie iš jų gauna kinetinės energijos, kurios pakanka, kad atsitrauktų nuo šilumos š altinio.
Tačiau ne visos molekulės turi laiko išgaruoti ir tapti vandens garais. Viskas priklauso nuo temperatūros. Taigi, vanduo stiklinėje išgaruos lėčiau nei ant viryklės įkaitintoje keptuvėje. Verdantis vanduo labai padidina molekulių energiją, o tai savo ruožtu pagreitina garavimo procesą.
Pagrindinės sąvokos
- Laidumas – tai šilumos perdavimas per medžiagą tiesioginio atomų ar molekulių sąlyčio metu.
- Konvekcija yra šilumos perdavimas cirkuliuojant dujoms (pvz., orui) arba skysčiui (pvz., vandeniui).
- Spinduliavimas – tai skirtumas tarp sugertos ir atspindėtos šilumos kiekio. Ši savybė labai priklauso nuo spalvos, juodi objektai sugeria daugiau šilumos nei šviesūs.
- Garavimas yra procesas, kurio metu skystos būsenos atomai arba molekulės įgyja pakankamai energijos, kad virstų dujomis arba garais.
- Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra dujos, kurios sulaiko saulės šilumą Žemės atmosferoje ir gamina šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Efektas. Yra dvi pagrindinės kategorijos – vandens garai ir anglies dioksidas.
- Atsinaujinantys energijos š altiniai yra neriboti ištekliai, kurie greitai ir natūraliai pasipildo. Tai yra šie šilumos perdavimo gamtoje ir technologijos pavyzdžiai: vėjas ir saulės energija.
- Šiluminis laidumas yra greitis, kuriuo medžiaga perduoda šiluminę energiją per save.
- Šiluminė pusiausvyra yra būsena, kai visos sistemos dalys yra to paties temperatūros režimo.
Praktinis pritaikymas
Daugelis šilumos perdavimo gamtoje ir technologijos pavyzdžių (paveikslėliai aukščiau) rodo, kad šie procesai turi būti gerai ištirti ir tarnauti visam laikui. Inžinieriai taiko savo žinias apie šilumos perdavimo principus, tiria naujas technologijas, kurios yra susijusios su atsinaujinančių išteklių naudojimu ir yra mažiau žalingos aplinkai. Svarbiausia suprasti, kad energijos perdavimas atveria begalines galimybes inžineriniams sprendimams ir dar daugiau.
