Issiqlik uzatish turlari: issiqlik uzatish koeffitsienti

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Har qanday moddiy jism issiqlik kabi xususiyatga ega boʻlib, u koʻtarilishi va kamayishi mumkin. Issiqlik moddiy modda emas: moddaning ichki energiyasining bir qismi sifatida u molekulalarning harakati va o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi. Turli moddalarning issiqligi har xil bo'lishi mumkinligi sababli, issiqlikni issiqroq moddadan kamroq issiqlikka ega bo'lgan moddaga o'tkazish jarayoni mavjud. Bu jarayon issiqlik uzatish deb ataladi. Issiqlik uzatishning asosiy turlari va ularning harakat mexanizmlarini ushbu maqolada ko'rib chiqamiz.

Issiqlik uzatishni aniqlash

Issiqlik almashinuvi yoki haroratni oʻtkazish jarayoni ham modda ichida, ham bir moddadan ikkinchisiga sodir boʻlishi mumkin. Shu bilan birga, issiqlik uzatishning intensivligi ko'p jihatdan moddalarning fizik xususiyatlariga, moddalarning haroratiga (agar bir nechta moddalar issiqlik uzatishda qatnashsa) va fizika qonunlariga bog'liq. Issiqlik uzatish har doim bir tomonlama davom etadigan jarayondir. Issiqlik uzatishning asosiy printsipi shundaki, eng issiq jism har doim past haroratli ob'ektga issiqlik beradi. Masalan, kiyimlarni dazmollashda, issiq dazmolshimlarga issiqlik beradi, aksincha emas. Issiqlik almashinuvi vaqtga bog'liq bo'lgan hodisa bo'lib, issiqlikning fazoda qaytarilmas taqsimlanishini tavsiflaydi.

Issiqlik uzatish mexanizmlari

Maddalarning termal o'zaro ta'sir qilish mexanizmlari turli shakllarda bo'lishi mumkin. Tabiatda issiqlik uzatishning uch turi mavjud:

1. Issiqlik oʻtkazuvchanlik - bu tananing bir qismidan ikkinchisiga yoki boshqa jismga molekulalararo issiqlik oʻtish mexanizmi. Xususiyat ko'rib chiqilayotgan moddalardagi haroratning bir xil emasligiga asoslanadi.
2. Konveksiya - suyuqlik muhiti (suyuqlik, havo) orasidagi issiqlik almashinuvi.
3. Radiatsiya harakati - bu qizdirilgan va qizdirilgan jismlardan (manbalardan) issiqlikning doimiy spektrli elektromagnit toʻlqinlar koʻrinishidagi energiyasi hisobiga oʻtkazilishi.

Keling sanab o'tilgan issiqlik uzatish turlarini batafsil ko'rib chiqamiz.

Issiqlik o'tkazuvchanligi

Koʻpincha qattiq jismlarda issiqlik oʻtkazuvchanligi kuzatiladi. Agar biron-bir omillar ta'siri ostida bir xil moddada har xil haroratli joylar paydo bo'lsa, u holda issiqroq joydan issiqlik energiyasi sovuqqa o'tadi. Ba'zi hollarda bu hodisa hatto vizual tarzda kuzatilishi mumkin. Misol uchun, agar biz metall tayoqni, aytaylik, ignani olib, uni olovda isitsak, bir muncha vaqt o'tgach, issiqlik energiyasi igna orqali qanday o'tkazilishini, ma'lum bir sohada porlashni hosil qilishini ko'ramiz. Shu bilan birga, harorat yuqori bo'lgan joyda porlash yorqinroq va aksincha, t pastroq bo'lgan joyda qorong'i bo'ladi. Issiqlik o'tkazuvchanligi ikki tana o'rtasida ham kuzatilishi mumkin (bir piyola issiq choy va qo'l)

Issiqlik oqimining oʻtkazilish intensivligi koʻpgina omillarga bogʻliq boʻlib, ularning nisbati frantsuz matematigi Furye tomonidan aniqlangan. Bu omillar, birinchi navbatda, harorat gradientini (tayoqning uchlaridagi harorat farqining bir uchidan ikkinchisiga bo'lgan masofaga nisbati), tananing tasavvurlar maydoni va issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientini o'z ichiga oladi. u barcha moddalar uchun farq qiladi, lekin eng yuqori metallarda kuzatiladi). Issiqlik o'tkazuvchanligining eng muhim koeffitsienti mis va alyuminiyda kuzatiladi. Bu ikki metalning elektr simlarini ishlab chiqarishda ko'proq ishlatilishi ajablanarli emas. Furye qonuniga binoan issiqlik oqimini ushbu parametrlardan birini o'zgartirish orqali oshirish yoki kamaytirish mumkin.

Issiqlik uzatishning konveksiya turlari

Asosan gaz va suyuqliklarga xos boʻlgan konveksiya ikki komponentga ega: molekulalararo issiqlik oʻtkazuvchanligi va muhitning harakati (tarqalishi). Konvektsiyaning ta'sir qilish mexanizmi quyidagicha sodir bo'ladi: suyuq moddaning harorati oshishi bilan uning molekulalari faolroq harakatlana boshlaydi va fazoviy cheklovlar bo'lmasa, moddaning hajmi ortadi. Ushbu jarayonning natijasi moddaning zichligi va uning yuqoriga qarab harakatlanishining pasayishi bo'ladi. Konveksiyaning yorqin misoli - radiator tomonidan isitiladigan havoning batareyadan shiftga harakatlanishi.

Issiqlik uzatishning erkin va majburiy konvektiv turlarini farqlang. Erkin turdagi issiqlik uzatish va massa harakati moddaning heterojenligi tufayli sodir bo'ladi, ya'ni issiq suyuqlik sovuq tabiiydan yuqoriga ko'tariladi.tashqi kuchlar ta'siriga tushmasdan (masalan, markaziy isitish bilan xonani isitish). Majburiy konvektsiya bilan massaning harakati tashqi kuchlar ta'sirida sodir bo'ladi, masalan, choyni qoshiq bilan aralashtirish.

Radient issiqlik uzatish

Radiatsion yoki radiatsion issiqlik uzatish boshqa ob'ekt yoki modda bilan aloqa qilmasdan sodir bo'lishi mumkin, shuning uchun ham havosiz bo'shliqda (vakuum) mumkin. Radiatsion issiqlik uzatish ko'p yoki kamroq darajada barcha jismlarga xosdir va uzluksiz spektrli elektromagnit to'lqinlar shaklida namoyon bo'ladi. Bunga yorqin misol quyoshdir. Ta'sir mexanizmi quyidagicha: tanani o'rab turgan bo'shliqqa doimiy ravishda ma'lum miqdorda issiqlik chiqaradi. Bu energiya boshqa jismga yoki moddaga tegsa, uning bir qismi so'riladi, ikkinchi qismi o'tadi va uchinchi qismi atrof-muhitga aks etadi. Har qanday jism ham issiqlik chiqarishi, ham shimib olishi mumkin, qorong‘u moddalar esa yorug‘likdan ko‘ra ko‘proq issiqlikni yuta oladi.

Birlashtirilgan issiqlik uzatish mexanizmlari

Tabiatda issiqlik uzatish jarayonlarining turlari kamdan-kam hollarda alohida topiladi. Ko'pincha ularni birga ko'rish mumkin. Termodinamikada bu birikmalarning hatto nomlari bor, masalan, issiqlik o'tkazuvchanligi + konveksiya konvektiv issiqlik uzatish, issiqlik o'tkazuvchanligi + issiqlik nurlanishi esa radiatsion-o'tkazuvchan issiqlik uzatish deb ataladi. Bundan tashqari, issiqlik uzatishning kombinatsiyalangan turlari mavjud:

• Issiqlik tarqalishi -gaz yoki suyuqlik va qattiq jism orasidagi issiqlik energiyasining harakati.
• Issiqlik uzatish mexanik toʻsiq orqali t ning bir moddadan ikkinchisiga oʻtishidir.
• Konvektiv-radiatsion issiqlik uzatish konvektsiya va termal nurlanishni birlashtirish orqali hosil bo'ladi.

Tabiatdagi issiqlik uzatish turlari (misollar)

Tabiatdagi issiqlik almashinuvi juda katta rol o'ynaydi va faqat quyosh nurlari bilan yer sharini isitish bilan cheklanmaydi. Havo massalarining harakati kabi keng konveksiya oqimlari asosan sayyoramizdagi ob-havoni belgilaydi.

Yer yadrosining issiqlik o'tkazuvchanligi geyzerlarning paydo bo'lishiga va vulqon jinslarining otilishiga olib keladi. Bular global miqyosda issiqlik uzatishning bir nechta misollari. Ular birgalikda sayyoramizdagi hayotni ta'minlash uchun zarur bo'lgan issiqlik uzatishning konvektiv va radiatsion-o'tkazuvchan turlarini hosil qiladi.

Antropologik faoliyatda issiqlik uzatishdan foydalanish

Issiqlik deyarli barcha ishlab chiqarish jarayonlarining muhim tarkibiy qismidir. Qaysi turdagi issiqlik almashinuvi inson tomonidan xalq xo'jaligida ko'proq ishlatilishini aytish qiyin. Ehtimol, uchtasi bir vaqtning o'zida. Issiqlik uzatish jarayonlari metallarni eritish uchun ishlatiladi va kundalik buyumlardan tortib kosmik kemalargacha bo'lgan keng assortimentdagi mahsulotlarni ishlab chiqaradi.

Tsivilizatsiya uchun issiqlik energiyasini foydali quvvatga aylantira oladigan issiqlik birliklari juda muhimdir. Orasidaularni benzin, dizel, kompressor, turbinali agregatlar deb atash mumkin. Ishlari uchun ular turli xil issiqlik uzatish turlaridan foydalanadilar.