Termisk energi är termen vi använder för att beskriva aktivitetsnivån hos molekyler i ett föremål. Ökad excitation är på ett eller annat sätt förknippat med en temperaturökning, medan atomer i kalla föremål rör sig mycket långsammare.
Exempel på värmeöverföring finns överallt - i naturen, tekniken och vardagen.
Exempel på värmeöverföring
Det största exemplet på värmeöverföring är solen, som värmer planeten jorden och allt på den. I vardagen kan du hitta många liknande alternativ, bara i en mycket mindre global mening. Så, vilka är några exempel på värmeöverföring i vardagen?
Här är några av dem:
- Gas- eller elspis och till exempel en stekpanna för att steka ägg.
- Fordonsbränslen som bensin ger termisk energi till motorn.
- Den medföljande brödrosten förvandlar en bit bröd till rostat bröd. Det är förknippat med strålanderostat bröds termiska energi, som drar ut fukt ur brödet och gör det knaprigt.
- En varm kopp rykande kakao värmer händerna.
- Alla lågor, från tändstickslågor till massiva skogsbränder.
- När is placeras i ett glas vatten smälter den termiska energin från vattnet det, det vill säga vattnet i sig är en energikälla.
- Radiatorn eller värmesystemet i ditt hem ger värme under de långa, kalla vintermånaderna.
- Konventionella ugnar är källor till varmluft, vilket gör att maten som placeras i dem värms upp och tillagningsprocessen startar.
- Exempel på värmeöverföring kan observeras i din egen kropp när du tar en isbit i handen.
- Termisk energi finns även inne i katten, vilket kan värma ägarens knän.
Värme är rörelse
Värmeflöden är i konstant rörelse. De huvudsakliga sätten för deras överföring kan kallas konvention, strålning och ledning. Låt oss titta på dessa begrepp mer i detalj.
Vad är konduktivitet?
Många har kanske märkt mer än en gång att i samma rum kan känslorna från att röra vid golvet vara helt annorlunda. Det är skönt och varmt att gå på mattan, men går man in i badrummet med bara fötter ger en påtaglig svalka genast en känsla av munterhet. Inte där det finns golvvärme.
Så varför fryser den kaklade ytan? Allt beror påvärmeledningsförmåga. Det är en av tre typer av värmeöverföring. Närhelst två objekt med olika temperaturer är i kontakt med varandra kommer termisk energi att passera mellan dem. Exempel på värmeöverföring i detta fall inkluderar följande: att hålla fast vid en metallplatta, vars andra ände är placerad över lågan av ett ljus, med tiden kan du känna sveda och smärta, och i det ögonblick du rör vid strykjärnet handtag av en kastrull med kokande vatten kan du bränna dig.
Konduktivitetsfaktorer
God eller dålig konduktivitet beror på flera faktorer:
- Typen och kvaliteten på det material som föremålen är gjorda av.
- Ytan på två föremål i kontakt.
- Temperaturskillnad mellan två objekt.
- Tjocklek och storlek på föremål.
I ekvationsform ser det ut så här: Värmeöverföringshastigheten till ett föremål är lika med värmeledningsförmågan hos materialet som föremålet är gjort av, gånger ytan vid kontakten, gånger temperaturskillnaden mellan de två föremålen och dividerat med materialets tjocklek. Det är enkelt.
Exempel på konduktivitet
Den direkta överföringen av värme från ett objekt till ett annat kallas ledning, och ämnen som leder värme väl kallas ledare. Vissa material och ämnen klarar inte denna uppgift bra, de kallas isolatorer. Dessa inkluderar trä, plast, glasfiber och till och med luft. Som ni vet stoppar isolatorer faktiskt inte flödet.värme, men sakta helt enkelt ner till en eller annan grad.
Konvektion
Denna typ av värmeöverföring, som konvektion, förekommer i alla vätskor och gaser. Du kan hitta sådana exempel på värmeöverföring i naturen och i vardagen. När vätskan värms upp får molekylerna på botten energi och rör sig snabbare, vilket resulterar i en minskning av densiteten. De varma vätskemolekylerna börjar röra sig uppåt medan kylvätskan (den tätare vätskan) börjar sjunka. Efter att de svala molekylerna når botten får de återigen sin del av energin och tenderar igen till toppen. Cykeln fortsätter så länge det finns en värmekälla i botten.
Exempel på värmeöverföring i naturen kan ges enligt följande: med hjälp av en specialutrustad brännare kan varm luft, som fyller utrymmet i en ballong, höja hela strukturen till en tillräckligt hög höjd, saken är att varm luft är lättare än kall luft.
Radiation
När du sitter framför en brasa värms du av värmen som kommer från den. Samma sak händer om du för handflatan till en brinnande glödlampa utan att röra den. Du kommer också att känna dig varm. De största exemplen på värmeöverföring i vardagen och naturen leds av solenergi. Varje dag passerar solens värme genom 146 miljoner km tomt utrymme hela vägen till själva jorden. Det är drivkraften bakom alla former och system av liv som finns på vår planet idag. Utan detta överföringssätt skulle vi hamna i stora problem, och världen skulle inte vara densamma som vi är.vi känner honom.
Strålning är överföring av värme med hjälp av elektromagnetiska vågor, oavsett om det är radiovågor, infraröd, röntgenstrålar eller till och med synligt ljus. Alla föremål avger och absorberar strålningsenergi, inklusive personen själv, men inte alla föremål och ämnen klarar denna uppgift lika bra. Exempel på värmeöverföring i vardagen kan övervägas med en konventionell antenn. Det som utstrålar bra är i regel också bra på att absorbera. När det gäller jorden, tar den emot energi från solen och ger den sedan tillbaka till rymden. Denna strålningsenergi kallas markstrålning, och det är det som gör livet på planeten möjligt.
Exempel på värmeöverföring i naturen, vardagen, teknik
Transmission av energi, särskilt termisk, är ett grundläggande studieområde för alla ingenjörer. Strålning gör jorden beboelig och ger förnybar solenergi. Konvektion är grunden för mekaniken, ansvarar för luftflöde i byggnader och luftväxling i hus. Konduktivitet gör att du kan värma en gryta genom att helt enkelt sätta eld på den.
Många exempel på värmeöverföring i teknik och natur är uppenbara och finns i hela vår värld. Nästan alla av dem spelar en viktig roll, särskilt inom området maskinteknik. Till exempel, när man designar en byggnads ventilationssystem, beräknar ingenjörer värmeöverföringen från byggnaden runt den, såväl som intern värmeöverföring. Dessutom väljer de material som minimerar eller maximerar värmeöverföringen.genom individuella komponenter för att optimera effektiviteten.
Evaporation
När atomer eller molekyler i en vätska (som vatten) utsätts för en betydande volym gas, tenderar de att spontant gå in i ett gasformigt tillstånd eller avdunsta. Det beror på att molekylerna hela tiden rör sig i olika riktningar med slumpmässiga hastigheter och kolliderar med varandra. Under dessa processer får några av dem kinetisk energi som är tillräcklig för att stöta bort sig själva från värmekällan.
Det är dock inte alla molekyler som hinner avdunsta och bli vattenånga. Allt beror på temperaturen. Så vatten i ett glas kommer att avdunsta långsammare än i en panna som värms upp på spisen. Att koka vatten ökar kraftigt molekylernas energi, vilket i sin tur påskyndar förångningsprocessen.
Grundläggande begrepp
- Konduktivitet är överföring av värme genom ett ämne genom direkt kontakt med atomer eller molekyler.
- Konvektion är överföring av värme genom cirkulationen av en gas (som luft) eller en vätska (som vatten).
- Strålning är skillnaden mellan mängden värme som absorberas och reflekteras. Denna förmåga är mycket färgberoende, svarta föremål absorberar mer värme än lätta föremål.
- Förångning är den process genom vilken atomer eller molekyler i flytande tillstånd får tillräckligt med energi för att bli en gas eller ånga.
- Växthusgaser är gaser som fångar in solens värme i jordens atmosfär och producerar en växthusgas. Effekt. Det finns två huvudkategorier - vattenånga och koldioxid.
- Förnybara energikällor är obegränsade resurser som fylls på snabbt och naturligt. Dessa inkluderar följande exempel på värmeöverföring i naturen och tekniken: vindar och solenergi.
- Värmeledningsförmåga är den hastighet med vilken ett material överför värmeenergi genom sig själv.
- Termisk jämvikt är ett tillstånd där alla delar av systemet befinner sig i samma temperaturregim.
Praktisk tillämpning
Många exempel på värmeöverföring i naturen och tekniken (bilderna ovan) tyder på att dessa processer bör studeras väl och tjäna för gott. Ingenjörer tillämpar sin kunskap om principerna för värmeöverföring, forskar om ny teknik som är förknippad med användningen av förnybara resurser och är mindre destruktiva för miljön. Nyckeln är att förstå att energiöverföring öppnar för oändliga möjligheter för tekniska lösningar och mer.
