Ջերմային փոխանցման ջերմահաղորդականության կոնվեկցիոն ջերմային ճառագայթման տեսակները. Ջերմային փոխանցման տեսակները՝ ջերմային փոխանցման գործակից: Տարբեր նյութերի ջերմային հաղորդունակության գործակիցները

Սա հանգեցնում է ջերմաստիճանի հավասարակշռության ձախ և աջ կողմերը, քանի որ ֆիզիկայում չկան երկու էներգետիկապես շատ տարբեր վիճակներ իրար կողքի։ Այսպիսով, եթե պտուտակն այստեղ տաք է ձախ կողմում, դա նաև նշանակում է, որ պտուտակի մասնիկները ավելի արագ են: Եվ այս արագ մասնիկները այժմ հարվածում են ավելի դանդաղ մասնիկներին, որոնք հետո արագանում են, հետո հարվածում են մյուսներին և այլն: և այսպես, ջերմությունը ձախից դանդաղ տեղափոխվում է աջ: Այժմ կան նյութեր, որոնք ավելի լավ ջերմային հաղորդիչներ են, քան մյուսները։ Իհարկե, եթե պլաստիկ գդալը պահեք եռացող ջրի մեջ, այն ավելի քիչ արագ կտաքանա, քան, օրինակ, արծաթե գդալը։

Ընդհանուր առմամբ, կարելի է ասել. ջերմության լավ հաղորդիչներն էլ սովորաբար լավ էլեկտրական հաղորդիչներ են, օրինակ՝ պղինձը։ Այսպիսով, առաջին հերթին ջերմային հաղորդակցության համար: Ի դեպ, հեղուկներն ու գազերը նույնպես կարող են ջերմություն փոխանցել: Բայց հետո նյութի մեջ խառնումը և դիֆուզիան կարևոր դեր է խաղում: Ջերմության փոխանցման կետը, այն է՝ ջերմային հոսքը կամ կոչվում է կոնվեկցիա։ Ջերմային հոսքը կարող է առաջանալ ջրի մեջ: Այստեղ մենք տալիս ենք ծովային հոսանքի օրինակ: Ծովային հոսանքը կարող է առաջանալ տարբեր վայրերում ջրի ջերմաստիճանի տարբերությամբ:

Օրինակ, եթե դուք ավելի տաք եք ձախ կողմում, ապա հոսանք կստանաք այնտեղ, որտեղ ջուրը սառչում է: Օվկիանոսի տաք հոսանքները կարող են այնուհետև ջերմություն արտանետել շրջակա միջավայր և այդպիսով մեծապես ազդել կլիմայի վրա: Դա ներքին էներգիայի փոխանցումն է մի մարմնից մյուսը։ Դիտարկենք մեկ այլ օրինակ ջերմային հոսք: Ֆեն. Վարսահարդարիչը օդը փչում է իր ներսի հատվածում, այնուհետև այն դեպի դուրս՝ դեպի մեր գլուխը: Եվ այնտեղ, օրինակ, օդի ներքին էներգիան կարող է փոխանցվել մեր մազերին։

Այսպիսով, սա օրինակ էր, թե ինչպես կարող է ջերմությունը փոխանցվել օդի հոսքի միջոցով: Այժմ ջերմության հոսքի վերջին օրինակը `ջեռուցումը: Ջուրը հոսում է ջեռուցման խողովակում։ Ջուրը ջեռուցվում է նկուղում։ Քանի որ տաք ջուրունի ավելի ցածր խտություն, քան սառը, այն այժմ հոսում է դեպի վեր, որտեղ կարող է արտանետել կուտակված ջերմությունը շրջակա միջավայր: Նշեք, թե ինչպես փոխանցել ջերմությունը. ջերմային ճառագայթում. Տիպիկ ջերմատախտակը արևն է: Նա ուղարկում է իր ջերմ ճառագայթները դեպի երկիր: Իսկ կոնկրետ որո՞նք են այդ ճառագայթները:

Արեգակի ճառագայթները նույնպես միայն էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, ուստի նրանք ունեն նույն հատկությունները, ինչ օրինակ լույսը: Դրանք տեսանելի տիրույթում չեն, այլ հիմնականում ինֆրակարմիր տիրույթում: Դե, դա լույսից ավելի երկար է: Իսկ ջերմային ճառագայթման առանձնահատկությունը, ի տարբերություն ջերմահաղորդման կամ ջերմահոսքի, այն է, որ փոխանցումը կարող է տեղի ունենալ նաեւ վակուումում, այսինքն՝ անկախ ջերմափոխանակման անհրաժեշտությունից։ Ջերմային ճառագայթման մեկ այլ օրինակ է հրդեհը: Թեև ջերմությունը փոխանցվում է հաղորդման և ջերմային հոսքի միջոցով, մենք հիմնականում կարողանում ենք կրակի մեջ տաքանալ ճառագայթային ջերմության միջոցով:

Դե դա երեքի համար էր տարբեր ճանապարհներջերմահաղորդում. Այսպիսով, նորից ամփոփում ենք՝ ջերմությունը, այսինքն՝ էներգիայի ձևը։ Ինչպես ծովային հոսանքը, կամ ջերմային ճառագայթումը, օրինակ՝ արևը։ Լավ, այնպես որ ջերմությունը էներգիայի ձև է, որը կարող է փոխանցվել: Բայց ինչ է ջերմաստիճանը ի տարբերություն: Իսկ ջերմաստիճանը, ի տարբերություն ջերմության, նկարագրում է մասնիկների միջին կինետիկ էներգիան։ Այլ կերպ ասած, չափելով մարմնի ջերմաստիճանի տարբերությունը, դուք կարող եք տեսնել, թե որքան ջերմություն է փոխանցվել մեկ այլ մարմնի: Սա ջերմաստիճանի և ջերմաստիճանի տարբերությունն է:

Նախ, կոլբայի ներսում կա մետաղ, որն աստիճանաբար տաքացվում է ջերմային հաղորդման միջոցով: Այս մետաղն իր ջերմությունը փոխանցում է օդ: Հնարավոր է ջերմության հոսք: Եվ ամբողջ լամպը շատ ջերմություն է արձակում, ցավոք սրտի, չնայած այն պետք է ավելի շատ լույս արտադրի: Դուք միշտ ունենում եք անբարենպաստություն կողմնակի ազդեցություն. Այսպիսով, հուսով եմ, որ ձեզ դուր է եկել տեսանյութը: Մինչ այդ, կհանդիպենք հաջորդ անգամ: Հիմնական խնդիրներից մեկը, որին մենք բախվում ենք աշխարհը հասկանալու ժամանակ, այն է, որ շատ դժվար է որոշակի երևույթը մեկուսացնել մնացածից:

Իրական կյանքում մենք գտնում ենք, որ բազմաթիվ իրադարձություններ են տեղի ունենում, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի տարբեր պատճառներ և հետևանքներ միաժամանակ: Եվ սա սոցիալական գիտությունների հիմնական խնդիրն է՝ խաղի փոփոխականներն անսահման են, և ընդհանրապես իրագործելի կամ էթիկայից դուրս է հիպոթեզը ստուգելու փորձարկում կատարելը:

Բարեբախտաբար, գիտության այլ ոլորտներում ամեն ինչ շատ ավելի պարզ է, օրինակ՝ ֆիզիկան, որն ուսումնասիրում է մարմինները և նրանց փոխազդեցությունները, և հաճախ հեշտ է մի երևույթը մեկ այլ երևույթից մեկուսացնող փորձ կատարել: Բայց ամեն դեպքում մենք գտնում ենք, որ այդ առարկան չուսումնասիրող մարդը սովորաբար դրա մեջ դժվար ու անթափանց բան է տեսնում։ Մյուս կողմից, գիտական ​​միտք ունեցող շատ մարդիկ հակված են վերլուծել ավելի շատ բաներ, քան անհրաժեշտ է և աշխարհը քիչ թե շատ տեսնել հետևյալ կերպ.

Շատ անգամ դպրոցները հիմնական գործիքներ չեն սովորեցնում իրենց աշակերտներին, որպեսզի նրանք հասկանան այնպիսի պարզ բան, ինչպիսին ջերմության փոխանցումն է: Գուցե հիմարություն թվա, բայց այս բաները նկատի ունենալը մեզ օգնում է կյանքի շատ ասպեկտներում՝ մտածել, թե ինչպես արդյունավետ պաշտպանել մեզ՝ կախված եղանակից, նույնիսկ սառը գարեջուր պահելու համար: Ուզենք, թե չուզենք, գիտությունն ամենուր է։ Ավելի շուտ, մեզ անհրաժեշտ է գիտական ​​գիտելիքների որոշակի բազա՝ Տիեզերքի հետ ավելի արդյունավետ փոխգործակցելու համար:

Ջերմությունը, ֆիզիկայի համար, էներգիայի փոխանցումն է ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից, որտեղ այն ավելի քիչ է: Հակառակ շատերի կարծիքով, ջերմությունը ջերմաստիճան չէ, այլ էներգիայի փոխանցում: Այսպիսով, նույն «ջերմության փոխանցում» արտահայտությունը ավելորդ կլիներ, բայց այն օգտագործվում է նույն կերպ: Երբ ասում ենք, որ ջուրը տաք է, մենք ասում ենք, որ այն ունի շատ ջերմային էներգիա։ Սա կնշանակի, որ նրանց մոլեկուլները ուժեղ թրթռում են, հետևաբար, եթե մենք դիպչենք նրանց, նրանք այդ թրթռումները կփոխանցեն իրենց ձեռքերը, և կախված նրանից, թե որքան ուժեղ են դրանք, նրանք կարող են վնասել մեզ:

Տաք մարմնին դիպչելը ջերմային էներգիա փոխանցելու միակ միջոցը չէ, կա երեք եղանակ. Դա կլինի հաղորդունակություն, կա նաև ճառագայթում և կոնվեկցիա, բայց շատ դեպքերում բոլոր երեք իրավիճակները տեղի են ունենում միաժամանակ, իսկ ոմանք ավելի շատ, քան մյուսները: Ահա թե ինչու այս երեք շոկոլադե նապաստակները զոհաբերվեցին, որպեսզի նրանցից յուրաքանչյուրին ամենամեկուսացված ձեւով ցույց տան։

Առաջին դեպքում մենք տեսնում ենք, թե ինչպես է մարդասպանը տաք արդուկ է դնում շոկոլադե նապաստակի վրա: Շոկոլադի հալման կետը մոտ 36º է, իսկ երկաթը, անշուշտ, 100º-ից ավելի է, ուստի դրա մոլեկուլները հակված են իրենց ջերմաստիճանի մի մասը տեղափոխել շոկոլադ՝ քիչ-քիչ հալեցնելով այն, մինչ այն դանդաղ սառչում է: Հաղորդումը տեղի է ունենում, երբ երկու նյութեր շփվում են, և ջերմության փոխանցումը տեղի է ունենում ավելի շատ նյութերից բարձր ջերմաստիճանիդեպի ներքև, մինչև համակարգը հայտնվի ջերմային հավասարակշռության մեջ: Այս երեւույթը հիմնականում տեղի է ունենում միջեւ պինդ նյութերիսկ ավելի քիչ՝ հեղուկներում։

Գազերում ջերմային հաղորդունակությունը նվազագույն է, քանի որ մոլեկուլները լայնորեն բաժանված են միմյանցից: Երկրորդ դեպքում նապաստակի վրա կիրառվում է ինֆրակարմիր ճառագայթման չափաբաժին: Պատահում է, որ ճառագայթումը միայն այն չէ, ինչ նրանք ունեն ատոմային ռումբեր, բայց դրանք պարզապես շատ փոքր, զանգված չունեցող մասնիկներ են, որոնք իրենց պահում են ինչպես տարբեր հաճախականության ալիքներ: Կախված իրենց ունեցած հաճախականությունից՝ դրանք ռադիոալիքներ են, ինֆրակարմիր, լույս, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ, ռենտգենյան ճառագայթներ։ Նրանցից յուրաքանչյուրը տարբեր հատկություններով և բնութագրերով ունի կարողություն փոխազդելու այն, ինչ մենք անվանում ենք լույս:

Ռենտգենյան ճառագայթները կարող են անցնել մարմնի միջով, բայց ոչ շատ ավելի խիտ իրերի միջով, ինչպիսիք են ոսկորները կամ մետաղները: Ինֆրակարմիր ճառագայթումը փոխազդում է գրեթե բոլոր նյութերի հետ, և երբ այն լամպից հասնում է շոկոլադի մակերեսին, նրա ջերմաստիճանը բարձրանում է։ Բոլոր մարմիններն արտանետում են ինֆրակարմիր ճառագայթում, որքան բարձր է նրանց ջերմաստիճանը, այնքան ավելի շատ են արձակում: Սա պատճառներից մեկն է, որ մարմինները հակված են «սառչելու» կամ ջերմային հավասարակշռության: միջավայրը. Նույնիսկ եթե այն ոչ մի բանի հետ չի շփվում, մարմինը կորցնում է էներգիան ինֆրակարմիր ճառագայթման տեսքով։

Ի վերջո, երրորդ նապաստակը տառապում է վարսահարդարիչով: Տաք օդի շիթը հարվածում է ձեր դեմքին: Մենք ասացինք, որ գազերը լավ ջերմահաղորդականություն չունեն, քանի որ մոլեկուլները հավասարապես թույլ են փոխազդում միմյանց հետ։ Բայց եթե մեծ շարժում ստեղծենք, նապաստակի հետ շփվելիս շատ մասնիկներ կստեղծենք։ Այսպես օդը կկորցնի ջերմաստիճանը, իսկ շոկոլադը կբարձրանա՝ հավասարակշռելով։ Թերմոդինամիկայի մեջ կոնվեկցիան ջերմության փոխանցումն է հեղուկի շարժման միջոցով, ֆիզիկայի այլ ոլորտներում, ինչպես հեղուկների մեխանիկայում, կոչվում է կոնվեկցիա։ պարզ շարժումհեղուկներ, առանց հետաքրքրության, թե արդյոք փոխանցումը ջերմություն է:

Իրական կյանքում մենք կարող ենք օգտագործել այս հասկացությունները՝ հասկանալու համար, թե ինչպես է թերմոսը պահպանում իր կուտակած հեղուկի ջերմաստիճանը: Բոլոր նրանք, ովքեր երբևէ կոտրել են մեկը, կիմանան, որ դրանք պատրաստված են հայելային ապակու կրկնակի շերտից: Mirroring-ը ծառայում է, որպեսզի ջերմությունը չկորցնի ճառագայթման հետևանքով, քանի որ ինֆրակարմիր ճառագայթները արտացոլվում են հայելային մակերեսների վրա և չեն հեռանում բեռնարկղից: Ապակու երկու շերտերի միջև տարածությունը կայանում է նրանում, որ ջերմությունը չի փոխանցվում հաղորդման միջոցով լավագույն որակունենալ «վակուում» կամ օդ շատ ցածր ճնշման տակ:

Մենք ասացինք, որ գազերի հաղորդունակությունը նվազագույն է, քանի որ դրանց մոլեկուլները շատ քիչ են փոխազդում։ Դե, ինչքան քիչ մոլեկուլներ, այնքան քիչ փոխազդեցություն կլինի: Եթե ​​կատարյալ վակուում ձեռք բերվեր, էլեկտրահաղորդման միջոցով փոխանցումը կզրոյի: Թերմոսը նաև ջերմաստիճանը ցածր է պահում, քան շրջակա միջավայրը: Նույնը վերաբերում է հաղորդմանը, և հայելին կծառայի այնպես, որ մեր մարմնից եկող ինֆրակարմիր ճառագայթումը չներծծվի նրա կողմից։

Ջերմությունը էներգիայի փոխանցումն է։ Գաստրոնոմիայի մեջ այն օգտագործվում է սննդամթերքը քիմիապես և ֆիզիկապես փոխելու և դրանով իսկ հեշտացնելով մարսելը, ծամելը, համը փոխելու և դրանք ավելի անվտանգ դարձնելու համար: Էներգիայի այս փոխանցումը միշտ հակված է հավասարեցնելու համակարգի տարրերի ջերմաստիճանը, ուստի տաք մասը սառչում է, իսկ սառը մասը՝ տաքանում, ինչի արդյունքում նրա ջերմաստիճանները հավասարվում են:

Էներգիայի փոխանցումը կարող է իրականացվել երեք տարբեր մեխանիզմներով. Ջերմության հաղորդունակությունը տրվում է մոլեկուլների միջև կինետիկ էներգիայի փոխանցմամբ։ Դրա արագությունն ու արդյունավետությունը ուղղակիորեն կախված են ջերմային հաղորդունակությունից, որը տարբեր է յուրաքանչյուր նյութում։ Խոհանոցում այս պահը առանցքային նշանակություն ունի այն նյութի ընտրության ժամանակ, որով պատրաստվում են կաթսաներն ու թավաները, ինչպես նաև գրիլը կամ քերիչը, որը մենք կօգտագործենք։ Այն նյութերը, որոնք ավելի լավ են փոխանցում ջերմությունը, կկարողանան ավելի վաղ և ավելի լավ ջերմություն փոխանցել սննդի մեջ:

Ընդհանուր նյութերից պղնձե և ալյումինե կաթսաները ամենաարագ ջերմությունն են, մինչդեռ երկաթը և պողպատը ավելի երկար են տևում ջերմաստիճանը փոխելու համար, բայց ավելի շատ ջերմություն են պահպանում: Ջերմության փոխանցման այս մեխանիզմը փորձարկվում է, երբ կաթսան եփում են ջրով կաթսայի մեջ կամ վառում են ջեռոցում: Երկու դեպքում էլ ջուրը և օդը, համապատասխանաբար, շրջանառվում են համակարգի ներսում՝ միատարրացնելով ջերմաստիճանը։