Įvadas į šilumos perdavimą: kaip vyksta šilumos perdavimas?

Kas yra šilumos perdavimas ir kaip šiluma pereina iš vieno kūno į kitą

Laidumas perduoda šilumą per degiklio elementą, o konvekcija šildo puode ruošiamą maistą. „Halfdark“, „Getty Images“.

Kas yra šiluma? Kaip vyksta šilumos perdavimas? Koks poveikis materijai, kai šiluma pereina iš vieno kūno į kitą? Štai ką reikia žinoti:

Šilumos perdavimo apibrėžimas

Šilumos perdavimas yra procesas, kurio metu vienos medžiagos vidinė energija pereina kitai medžiagai. Termodinamika yra šilumos perdavimo ir jo sukeliamų pokyčių tyrimas. Šilumos perdavimo supratimas yra labai svarbus analizuojant a termodinaminis procesas , pavyzdžiui, tie, kurie vyksta šilumos varikliuose ir šilumos siurbliuose.

Šilumos perdavimo formos

Pagal kinetinę teoriją, vidinė energija medžiagos susidaro judant atskiriems atomams ar molekulėms. Šilumos energija yra energijos forma, kuri perduoda šią energiją iš vieno kūno ar sistemos į kitą. Šis šilumos perdavimas gali vykti keliais būdais:

• Laidumas yra kai šiluma teka per įkaitintą kietą medžiagą per a šilumos srovė judant per medžiagą. Galite stebėti laidumą kaitindami krosnelės degiklio elementą arba metalinį strypą, kuris nuo raudonai karšto tampa baltai karštas.
• Konvekcija yra tada, kai įkaitintos dalelės perduoda šilumą kitai medžiagai, pavyzdžiui, ką nors verdančiame vandenyje.
• Radiacija yra tada, kai šiluma perduodama per elektromagnetines bangas, pavyzdžiui, iš saulės. Spinduliuotė gali perduoti šilumą per tuščią erdvę, o kitiems dviem būdais reikalingas tam tikras medžiagos ir medžiagos kontaktas.

Kad dvi medžiagos veiktų viena kitą, jos turi būti terminis kontaktas vienas su kitu. Jei paliksite atidarytą orkaitę, kai ji įjungta, ir atsistosite keletą pėdų prieš ją, šiluminis kontaktas bus su orkaite ir pajusite šilumą, kurią ji perduoda jums (konvekcija per orą).

Paprastai, žinoma, jūs nejaučiate orkaitės karščio, kai esate už kelių pėdų ir taip yra todėl, kad orkaitė Šilumos izoliacija išlaikyti šilumą jos viduje, taip išvengiant terminio kontakto su orkaitės išore. Tai, žinoma, nėra tobula, todėl jei stovite šalia, jaučiate šiek tiek šilumą iš orkaitės.

Šiluminė pusiausvyra yra tada, kai du daiktai, kurie liečiasi šilumoje, nebeperduoda šilumos tarp jų.

Šilumos perdavimo poveikis

Pagrindinis šilumos perdavimo efektas yra tai, kad vienos medžiagos dalelės susiduria su kitos medžiagos dalelėmis. Energingesnė medžiaga paprastai praras vidinę energiją (t. y. „atvės“), o mažiau energinga medžiaga įgaus vidinę energiją (t. y. „įšils“).

Akivaizdžiausias to poveikis mūsų kasdieniame gyvenime yra fazinis perėjimas, kai medžiaga keičiasi nuo vienos materijos būsena kitam, toks kaip ledas tirpsta iš kietos medžiagos tampa skystu, nes sugeria šilumą. Vandenyje yra daugiau vidinės energijos (t. vandens molekules juda greičiau) nei ant ledo.

Be to, daugelis medžiagų praeina arba šiluminis plėtimasis arba terminis susitraukimas nes jie įgyja ir praranda vidinę energiją. Vanduo (ir kiti skysčiai) užšaldamas dažnai plečiasi, ką atranda kiekvienas, per ilgai padėjęs gėrimą su kamšteliu į šaldiklį.

Šilumos talpa

The šiluminė talpa Objekto nustatymas padeda apibrėžti, kaip to objekto temperatūra reaguoja į šilumos sugėrimą arba perdavimą. Šilumos talpa apibrėžiamas kaip šilumos pokytis, padalytas iš temperatūros pokyčio.

Termodinamikos dėsniai

Šilumos perdavimas grindžiamas kai kuriais pagrindiniais principais, kurie tapo žinomi kaip termodinamikos dėsniai , kurie apibrėžia, kaip šilumos perdavimas yra susijęs su sistemos atliekamu darbu, ir nustato tam tikrus apribojimus, ką sistema gali pasiekti.

RedaguotaAnne Marie Helmenstine, mokslų daktarė.