Här hittar läsaren allmän information om vad värmeöverföring är, och kommer också att i detalj överväga fenomenet strålningsvärmeöverföring, dess lydnad till vissa lagar, processens egenskaper, värmeformeln, användningen av värmeöverföring från människan och dess flöde i naturen.
Inträde i värmeväxling
För att förstå essensen av strålningsvärmeöverföring måste du först förstå dess essens och veta vad det är?
Värmeöverföring är en förändring av energiindex för den inre typen utan arbete på objektet eller föremålet, och även utan arbete utfört av kroppen. En sådan process fortsätter alltid i en specifik riktning, nämligen: värme går från en kropp med ett högre temperaturindex till en kropp med ett lägre. När utjämning av temperaturer mellan kroppar uppnåtts stannar processen och den genomförs med hjälp av värmeledning, konvektion och strålning.
- Värmeledning är processen att överföra intern energi från ett kroppsfragment till ett annat eller mellan kroppar när de får kontakt.
- Konvektion är värmeöverföring till följd avenergiöverföring tillsammans med vätske- eller gasflöden.
- Strålning är elektromagnetisk till sin natur, sänds ut på grund av den inre energin hos ett ämne som är i ett tillstånd av en viss temperatur.
Värmeformeln låter dig göra beräkningar för att bestämma mängden energi som överförs, men de uppmätta värdena är beroende av den pågående processens karaktär:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – uppvärmning och kylning;
- Q=mλ – kristallisation och smältning;
- Q=mr - ångkondensering, kokning och förångning;
- Q=mq – bränsleförbränning.
Släktskap mellan kropp och temperatur
För att förstå vad strålningsvärmeöverföring är måste du känna till fysikens grundläggande lagar om infraröd strålning. Det är viktigt att komma ihåg att varje kropp vars temperatur är över noll i absoluta termer alltid utstrålar termisk energi. Den ligger i det infraröda spektrumet av vågor av elektromagnetisk natur.
Men olika kroppar, som har samma temperatur, kommer att ha olika förmåga att avge strålningsenergi. Denna egenskap kommer att bero på olika faktorer såsom: kroppsstruktur, natur, form och yttillstånd. Den elektromagnetiska strålningens natur hänvisar till den dubbla, korpuskulära vågen. Fältet av den elektromagnetiska typen har en kvantkaraktär, och dess kvanta representeras av fotoner. I samverkan med atomer absorberas fotoner och överför sin energi till elektroner, fotonen försvinner. Energiexponent termisk fluktuationatomen i en molekyl ökar. Med andra ord, den utstrålade energin omvandlas till värme.
Utstrålad energi anses vara huvudstorheten och betecknas med tecknet W, mätt i joule (J). Strålningsflödet uttrycker medelvärdet av effekt under en tidsperiod som är mycket större än svängningsperioderna (energin som avges under en tidsenhet). Enheten som sänds ut av strömmen uttrycks i joule per sekund (J/s), watt (W) anses vara det allmänt accepterade alternativet.
Introduktion till strålningsvärmeöverföring
Nu mer om fenomenet. Strålningsvärmeöverföring är utbyte av värme, processen att överföra den från en kropp till en annan, som har ett annat temperaturindex. Uppstår med hjälp av infraröd strålning. Det är elektromagnetiskt och ligger i de områden av vågspektra av elektromagnetisk natur. Vågområdet ligger i området från 0,77 till 340 µm. Områden från 340 till 100 µm anses vara långvågiga, 100 - 15 µm tillhör mellanvågsområdet och korta våglängder från 15 till 0,77 µm.
Den kortvågiga delen av det infraröda spektrumet ligger intill det synliga ljuset, och de långvågiga delarna av vågorna går in i den ultrakorta radiovågen. Infraröd strålning kännetecknas av rätlinjig utbredning, den kan bryta, reflektera och polarisera. Kan penetrera en rad material som är ogenomskinliga för synligt ljus.
Med andra ord kan strålningsvärmeöverföring karakteriseras som överföringvärme i form av elektromagnetisk vågenergi, medan processen fortskrider mellan ytor som är i färd med ömsesidig strålning.
Intensitetsindexet bestäms av det inbördes arrangemanget av ytor, kropparnas emissiva och absorberande förmåga. Strålningsvärmeöverföring mellan kroppar skiljer sig från konvektion och värmeledningsprocesser genom att värme kan skickas genom ett vakuum. Likheten mellan detta fenomen med andra beror på överföringen av värme mellan kroppar med olika temperaturindex.
Strålningsflöde
Strålningsvärmeöverföring mellan kroppar har ett visst antal strålningsflöden:
- Det inre strålningsflödet - E, som beror på temperaturindex T och kroppens optiska egenskaper.
- Flöden av infallande strålning.
- Absorberade, reflekterade och överförda typer av strålningsflöden. Sammanfattningsvis är de lika med Epad.
Omgivningen där värmeväxling sker kan absorbera strålning och införa sin egen.
Strålningsvärmeutbyte mellan ett visst antal kroppar beskrivs av ett effektivt strålningsflöde:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Kroppar, vid vilken temperatur som helst, med indikatorerna L=1, R=0 och O=0, kallas "absolut svarta". Människan skapade begreppet "svart strålning". Den motsvarar med sina temperaturindikatorer kroppens jämvikt. Den utsända strålningsenergin beräknas med hjälp av temperaturen hos motivet eller föremålet, kroppens natur påverkar inte detta.
Följer lagarnaBoltzmann
Ludwig Boltzmann, som bodde på det österrikiska imperiets territorium 1844-1906, skapade Stefan-Boltzmann-lagen. Det var han som tillät en person att bättre förstå kärnan i värmeväxling och arbeta med information och förbättra den under åren. Tänk på dess ordalydelse.
Stefan-Boltzmann-lagen är en integrallag som beskriver vissa egenskaper hos absolut svarta kroppar. Den låter dig bestämma beroendet av strålningseffekttätheten för en svartkropp på dess temperaturindex.
Att följa lagen
Lagarna för strålningsvärmeöverföring följer Stefan-Boltzmann-lagen. Intensitetsnivån för värmeöverföring genom värmeledning och konvektion är proportionell mot temperaturen. Strålningsenergin i värmeflödet är proportionell mot temperaturen till fjärde potensen. Det ser ut så här:
q=σ A (T14 – T2 4).
I formeln är q värmeflödet, A är kroppens yta som utstrålar energi, T1 och T2 är de temperaturer som avger kroppar och miljön som absorberar denna strålning.
Ovanstående lag för värmestrålning beskriver exakt endast den idealiska strålningen som skapas av en absolut svart kropp (a.h.t.). Det finns praktiskt taget inga sådana kroppar i livet. Men platta svarta ytor närmar sig A. Ch. T. Strålningen från ljuskroppar är relativt svag.
Det har införts en emissivitetsfaktor för att ta hänsyn till avvikelsen från idealiteten hos mångamängd s.t. in i den högra beståndsdelen av uttrycket som förklarar Stefan-Boltzmann-lagen. Emissionsindex är lika med ett värde mindre än ett. En platt svart yta kan få denna koefficient upp till 0,98, medan en metallspegel inte kommer att överstiga 0,05. Därför är absorbanserna höga för svarta kroppar och låga för spegelkroppar.
Om den grå kroppen (s.t.)
I värmeöverföring nämns ofta en sådan term som en grå kropp. Detta objekt är en kropp som har en absorptionskoefficient för elektromagnetisk strålning av spektr altyp som är mindre än en, vilken inte är baserad på våglängden (frekvensen).
Emissionen av värme är densamma beroende på den spektrala sammansättningen av strålningen från en svart kropp med samma temperatur. En grå kropp skiljer sig från en svart genom en lägre indikator på energikompatibilitet. Till den spektrala svärtningsnivån för s.t. våglängden påverkas inte. I synligt ljus ligger sot, kol och platinapulver (svart) nära den grå kroppen
Tillämpningsområden för kunskap om värmeöverföring
Utsläpp av värme sker ständigt runt omkring oss. I bostads- och kontorslokaler kan du ofta hitta elektriska värmare som är engagerade i värmestrålning, och vi ser det i form av en rödaktig glöd av en spiral - sådan värme tillhör det synliga, den "står" i kanten av infrarött spektrum.
Uppvärmning av rummet är faktiskt engagerad i en osynlig komponent av infraröd strålning. Night vision enhet gälleren källa för värmestrålning och mottagare som är känsliga för infraröd strålning, som gör att du kan navigera bra i mörker.
Sun Energy
Solen är med rätta den mest kraftfulla sändaren av energi av termisk natur. Det värmer vår planet från ett avstånd av hundra och femtio miljoner kilometer. Intensiteten av solstrålningen, som har registrerats i många år och av olika stationer på olika delar av jorden, motsvarar ungefär 1,37 W/m2.
Det är solens energi som är källan till liv på planeten jorden. För närvarande är många hjärnor upptagna med att försöka hitta det mest effektiva sättet att använda det. Nu vet vi solpaneler som kan värma bostadshus och ge energi för vardagens behov.
Avslutningsvis
Sammanfattningsvis kan läsaren nu definiera strålningsvärmeöverföring. Beskriv detta fenomen i livet och naturen. Strålningsenergi är huvudegenskapen för den överförda energivågen i ett sådant fenomen, och de listade formlerna visar hur man beräknar den. I det allmänna läget följer själva processen Stefan-Boltzmann-lagen och kan ha tre former, beroende på dess natur: flödet av infallande strålning, strålning av sin egen typ och reflekterad, absorberad och transmitterad.
