Ievads siltuma pārnesē: kā notiek siltuma pārnese?

Kas ir siltuma pārnese un kā siltums pārvietojas no viena ķermeņa uz otru

Vadītspēja pārnes siltumu caur degļa elementu, bet konvekcija silda katlā gatavoto ēdienu. Halfdark, Getty Images

Kas ir siltums? Kā notiek siltuma pārnese? Kāda ir ietekme uz vielu, kad siltums pāriet no viena ķermeņa uz otru? Lūk, kas jums jāzina:

Siltuma pārneses definīcija

Siltuma pārnese ir process, kurā iekšējā enerģija no vienas vielas pāriet uz citu vielu. Termodinamika ir siltuma pārneses un no tā izrietošo izmaiņu izpēte. Izpratne par siltuma pārnesi ir ļoti svarīga, lai analizētu a termodinamiskais process , piemēram, tie, kas notiek siltumdzinējos un siltumsūkņos.

Siltuma pārneses formas

Saskaņā ar kinētisko teoriju, iekšējā enerģija viela rodas atsevišķu atomu vai molekulu kustībā. Siltuma enerģija ir enerģijas veids, kas pārnes šo enerģiju no viena ķermeņa vai sistēmas uz citu. Šī siltuma pārnese var notikt vairākos veidos:

• Vadība ir tad, kad siltums plūst caur sakarsētu cietu vielu caur a siltuma strāva pārvietojas caur materiālu. Jūs varat novērot vadītspēju, sildot plīts degļa elementu vai metāla stieni, kas no sarkanīgi karsta kļūst par baltu karstu.
• Konvekcija ir tad, kad sakarsētas daļiņas pārnes siltumu citai vielai, piemēram, vārot kaut ko verdošā ūdenī.
• Radiācija ir tad, kad siltums tiek pārnests caur elektromagnētiskiem viļņiem, piemēram, no saules. Radiācija var pārnest siltumu cauri tukšai vietai, savukārt pārējām divām metodēm ir nepieciešams kāds kontakts starp vielu.

Lai divas vielas ietekmētu viena otru, tām ir jābūt iekšā termiskais kontakts viens ar otru. Ja atstājat cepeškrāsni atvērtu, kamēr tā ir ieslēgta, un stāvat vairākas pēdas tai priekšā, jūs saskaraties ar cepeškrāsni un varat sajust siltumu, ko tā nodod jums (ar gaisa konvekciju).

Parasti, protams, jūs nejūtat siltumu no krāsns, kad atrodaties vairāku pēdu attālumā, un tas ir tāpēc, ka cepeškrāsnī ir siltumizolācija lai saglabātu siltumu tajā, tādējādi novēršot termisku saskari ar krāsns ārpusi. Tas, protams, nav ideāls, tāpēc, stāvot tuvumā, jūs jūtat nelielu karstumu no krāsns.

Termiskais līdzsvars ir tad, kad divi priekšmeti, kas atrodas termiskā kontaktā, vairs nenodod siltumu starp tiem.

Siltuma pārneses ietekme

Siltuma pārneses pamatefekts ir tāds, ka vienas vielas daļiņas saduras ar citas vielas daļiņām. Enerģētiskāka viela parasti zaudē iekšējo enerģiju (t.i., “atdziest”), savukārt mazāk enerģētiskā viela iegūs iekšējo enerģiju (t.i., “uzkarsēs”).

Tā visredzamākā ietekme mūsu ikdienas dzīvē ir fāzes pāreja, kad viela mainās no vienas vielas stāvoklis citam, tāds kā ledus kušana no cietas vielas kļūst par šķidrumu, jo tas absorbē siltumu. Ūdens satur vairāk iekšējās enerģijas (t. ūdens molekulas pārvietojas ātrāk) nekā uz ledus.

Turklāt daudzas vielas iziet cauri vai nu termiska izplešanās vai termiskā kontrakcija kad tie iegūst un zaudē iekšējo enerģiju. Nereti ūdens (un citi šķidrumi) sasalstot izplešas, ko ir atklājis ikviens, kurš saldētavā pārāk ilgi ielicis dzērienu ar vāciņu.

Siltuma jauda

The siltuma jauda objekta temperatūra palīdz definēt, kā šī objekta temperatūra reaģē uz siltuma absorbēšanu vai pārraidi. Siltuma jauda tiek definēts kā siltuma izmaiņas dalītas ar temperatūras izmaiņām.

Termodinamikas likumi

Siltuma pārnesi nosaka daži pamatprincipi, kas kļuvuši pazīstami kā termodinamikas likumi , kas nosaka, kā siltuma pārnese ir saistīta ar sistēmas veikto darbu, un nosaka dažus ierobežojumus tam, ko sistēma var sasniegt.

RediģējaAnne Marie Helmenstine, Ph.D.