Vožnja s prenosom toplote (s primeri)

The Vožnja s prenosom toplote Sestavljen je iz prehoda ali pretoka energije med dvema telesom pri različnih temperaturi, ko prideta v stik. Toplota teče od najbolj vroče do najhladnejšega, dokler oba nista pri isti temperaturi. Nato rečemo, da je sistem dosegel toplotno ravnovesje.

Je pogost mehanizem prenosa toplote v trdnih snovi, čeprav se pojavlja tudi znotraj zvezd, ki so običajno plinaste. Vendar so jedra naprednih zvezd v njihovi evoluciji dovolj gosta, da je ta mehanizem pomemben.

[TOC]

Kalorični mehanizem vožnje

Prenos toplote se zgodi z izmenjavo energije med molekulami, atomi in elektroni. Medtem ko se izmenjava zgodi, največ energetskih delcev del svoje energije daje najmanj energije s trki, ki potekajo med njimi.

Vročino prenaša hrano v hrano v voku

Na primer, v ponvi, ki bo požgana, vsi delci materiala nihajo z določeno amplitudo. Plamen segreje tiste, ki imajo bližje, in ti začnejo hitreje vibrirati, kar povečuje širino nihanja in zmagovalno energijo.

Del te energije se prenaša na sosednje molekule, kar posledično poveča njihovo širino nihanja in tudi postopoma pridobiva energijo.  In od teh delcev se del energije širi na delce, ki so najbolj oddaljeni od plamena.

Eden od koncev palice se segreje in energija se prenaša med molekulami, dokler ne doseže drugega konca. Vir: Wikimedia Commons.

Povečanje amplitude nihanja delcev se prenaša v zvišanje temperature, kar lahko občutite z roko, če se dovolj približate kovini omake, vključno z ročajem ali ročaji da jih je mogoče manipulirati, ne da bi goreli.

Vam lahko služi: latentna toplota

Zdaj je hitrost vožnje odvisna od materiala, saj nekatere snovi vodijo veliko bolje kot druge.

V zvezi s tem so kovine vsekakor odlični prevodniki toplote in električne energije. So boljši od lesa in plastike, saj imajo njihovi atomi vsaj en prosti elektron v najbolj oddaljeni plasti, ki se lahko premika skozi material in z njimi nosi energijo.

Presenetljivo pa je, da je diamant najboljši toplotni prevodnik, ki obstaja, čeprav zaradi njegove cene ni druge alternative, ki bi se lahko usedli za kovine, ko gre za praktične aplikacije.

Nove preiskave kažejo, da je spojina bora in arzena morda tako dobra kot diamant za učinkovito streljanje toplote.

Toplotna hitrost vožnje

Če želite vedeti, kako hitro se toplota širi z vožnjo, razmislite o listu širokega materiala in stranskega območja. Leva obraz je v stiku z virom toplote (v rdeči barvi) pri temperaturi t_h, Medtem ko drugi obraz meji na hladnejši predmet, temperatura t_c.

Bar sredi dveh virov pri različnih temperaturah. Toplotni tok med obema stranema od najvišjega vira temperature do najhladnejšega. Vir: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Vročina, ki teče med obrazi, od najbolj vroče strani do najhladnejšega, v času ΔT. Eksperimentalno ugotovimo, da je menjalni tečaj ali hitrost, s katero toplotni tok med obrazi sorazmerni:

-Območje A obrazov.

-Temperaturna razlika ΔT med njimi.

In je tudi obratno sorazmerna z debelino plošče. Matematično je izraženo na naslednji način:

Lahko vam služi: stacionarna teorija države: zgodovina, razlaga, novice

Konstanta sorazmernosti se imenuje toplotna prevodnost k, Zato:

Toplotna prevodnost je značilna za gradivo. Kar zadeva prisotne enote, v mednarodnem sistemu, ki se meri v Joulesu (J), ΔT v sekundah (S), zato Q/ ΔT ostane v J/ S, kar je enakovredno Watiosu (W). V tem primeru so enote toplotne prevodnosti w/m ∙ ° C, če se temperatura meri v stopinjah Celzija ali w/m ∙ K pri uporabi absolutne lestvice v Kelvinu.

Dobri toplotni vodniki imajo visoke vrednosti k, Označevanje kovin in diamanta.

Ker je Q/ Δt moč, če ga označuje P, je:

Toplotna prevodnost nekaterih materialov

Nato toplotna prevodnost nekaterih pogosto uporabljenih znanih snovi v enotah mednarodnega sistema, če w/m ∙ k:

-Sintetični diamant: 2000
-Srebro: 429
-Zlato: 317
-Baker: 385
-Cink: 116
-Volfram: 174
-Zrak: 0.024

Primeri za prenos toplote

Vožnja prenosa toplote je prisotna na več načinov vsakdanjega življenja:

Kuhinjski pripomočki

Lonci, ponve in na splošno pripomočki za kuhanje iz kovine, kot je jeklo. To zmanjšuje tveganje za opekline, ko jih manipulirajo, ko so v stiku s plamenom ali je vsebina vroče.

Kovina in les

Ko se v eni roki drži košček lesa, drugi pa v drugi. Kovine, kot je razloženo zgoraj, so dobri gonilniki toplote, zato toplota teče hitreje od roke v kovino kot z roko v les.

Na ta način se stik s kovino ohladi hitreje roko tistih, ki ga držijo, in posledično se počuti hladnejše od lesa, kar ni tako dober voznik.

Lahko vam služi: kaj je brisanje emisij? (S primeri)

Odeje in prevleke

Novi ovitki se počutijo bolj ogrete kot rabljene prevleke, in to je zato, ker imajo novi več zraka znotraj vlaken in pore. Več zraka v notranjosti, boljša pokritost deluje, saj je zrak zelo dober toplotni izolator.

Izolacijo za hiše

V mnogih delih sveta, kjer je pozimi zelo hladno, so hiše zaščitene s toplotno izolacijskimi materiali, tako da notranjost ostane bolj udobna.

Na primer, v notranjosti je steklena vlakna.

Toplotne črpalke

Toplotne črpalke Izvlečejo toploto iz strojev, ki poganjajo toploto skozi kovinske kanale, od pregretih delov do hladnejših območij.

Toplotna dilatacija v kovinah

Ko se kovinski objekt segreje, se sestavni delci nihajo z večjo amplitudo in posledica tega, da se dimenzije predmeta povečajo.

Izolacijski materialni zabojniki

Zabojniki, namenjeni dlje časa hrane v dobrem stanju, so izdelani iz izolacijskega materiala, tako da toplota od zunaj ne poruši hrane.

Vaja rešena

Presek bakrenega bloka ima območje 20 cm² in 50 cm dolžine. Ena od strani je pri 0 ° C, druga pa pri 100 ° C. Izračunajte hitrost, na katero se prenaša toplota.

Rešitev

Uporabljena bo prej odšteta enačba:

Na voznikovem seznamu je baker K = 400 W/m ∙ K, in čeprav so temperature v izjavi v stopinjah Celzija, je interval ΔT enak na obeh lestvicah:

ΔT = 100 K

Dolžina je l = 50 cm = 0.5m in območje je = 20 cm² = 0.002 m², V enačbi ostane nadomestiti vrednosti:

 Reference

1. Giambattista, a. 2010. Fizika. 2. mesto. Ed. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 1. 7. Ed. Cengage učenje.
6. Tippens, str. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja. McGraw Hill.