Úvod do prenosu tepla: Ako sa prenáša teplo?

Čo je to teplo? Ako prebieha prenos tepla? Aké sú účinky na hmotu pri prenose tepla z jedného tela na druhé? Čo potrebujete vedieť:

Prenos tepla je proces, ktorým sa vnútorná energia z jednej látky prenáša na inú látku. termodynamika je štúdia prenosu tepla a zmien, ktoré z toho vyplývajú. Pochopenie prenosu tepla je rozhodujúce pre analýzu a termodynamický procesako sú tie, ktoré sa vyskytujú v tepelných motoroch a tepelných čerpadlách.

Podľa kinetickej teórie, vnútorná energia látky sa generuje z pohybu jednotlivých atómov alebo molekúl. Tepelná energia je forma energie, ktorá prenáša túto energiu z jedného tela alebo systému na druhé. Tento prenos tepla sa môže uskutočniť niekoľkými spôsobmi:

• vedenie je, keď teplo prúdi cez zahrievanú pevnú látku cez a tepelný prúd pohybujúce sa materiálom. Pri zahrievaní prvku horáka alebo kovovej tyče, ktorá prechádza z horúceho na biele horúce, môžete pozorovať vodivosť.
• prúdenie je, keď zohrievané častice prenášajú teplo na inú látku, napríklad na varenie niečoho vo vriacej vode.
instagram viewer
• žiarenie je, keď je teplo prenášané elektromagnetickými vlnami, napríklad zo slnka. Žiarenie môže prenášať teplo cez prázdny priestor, zatiaľ čo ďalšie dve metódy vyžadujú na prenos určitú formu kontaktu s látkou.

Aby sa dve látky mohli vzájomne ovplyvňovať, musia byť v palive tepelný kontakt spolu. Ak necháte rúru otvorenú, keď je zapnutá a stojíte niekoľko metrov pred ňou, ste v rúre v tepelnom kontakte a cítite teplo, ktoré sa na vás prenáša (prúdením vzduchom).

Normálne samozrejme necítite teplo z rúry, keď ste niekoľko metrov od domu, a to preto, že rúra má tepelná izolácia na udržanie tepla vo vnútri, čím sa zabráni tepelnému kontaktu s vonkajšou časťou rúry. To samozrejme nie je dokonalé, takže ak stojíte blízko, cítite z rúry nejaké teplo.

Tepelná rovnováha je, keď dve položky, ktoré sú v tepelnom kontakte, už medzi sebou neprenášajú teplo.

Základným účinkom prenosu tepla je to, že častice jednej látky sa zrážajú s časticami inej látky. Energetickejšia látka bude zvyčajne strácať vnútornú energiu (t. J. „Ochladiť“), zatiaľ čo menej energetická látka získa vnútornú energiu (t. J. „Zahrievanie“).

Najhoršivejším účinkom tohto v našom každodennom živote je fázový prechod, keď sa látka zmení z jedného stav hmoty do iného, ​​napr ako topenie ľadu z pevnej látky do kvapaliny, pretože absorbuje teplo. Voda obsahuje viac vnútornej energie (t. J. molekuly vody pohybujú sa rýchlejšie) ako v ľade.

Okrem toho prechádza mnoho látok tepelná rozťažnosť alebo tepelné kontrakcie keď získavajú a strácajú vnútornú energiu. Voda (a iné tekutiny) sa často mrzne, čo objavil každý, kto príliš dlho vložil nápoj s uzáverom do mrazničky.

tepelná kapacita objektu pomáha definovať, ako teplota objektu reaguje na absorbovanie alebo prenos tepla. Tepelná kapacita je definovaná ako zmena tepla delená zmenou teploty.

Prevod tepla sa riadi niektorými základnými princípmi, ktoré sa stali známymi termodynamické zákony, ktoré definujú, ako súvisí prenos tepla s prácou vykonávanou systémom, a ukladajú určité obmedzenia toho, čo je možné dosiahnuť systémom.

Upravil Anne Marie Helmenstine, Ph. D.