მათ აქვთ ცუდი თბოგამტარობა. სტუდენტთა კვლევითი და შემოქმედებითი სამუშაოების II საერთაშორისო კონკურსი „სტარტი მეცნიერებაში
თერმული ენერგია არის ტერმინი, რომელსაც ვიყენებთ ობიექტში მოლეკულების აქტივობის დონის აღსაწერად. გაზრდილი აგზნება, ასე თუ ისე, დაკავშირებულია ტემპერატურის მატებასთან, ხოლო ცივ ობიექტებში ატომები გაცილებით ნელა მოძრაობენ.
სითბოს გადაცემის მაგალითები შეგიძლიათ ნახოთ ყველგან - ბუნებაში, ტექნოლოგიაში და Ყოველდღიური ცხოვრების.
სითბოს გადაცემის მაგალითები
სითბოს გადაცემის ყველაზე დიდი მაგალითია მზე, რომელიც ათბობს პლანეტას დედამიწას და მასზე არსებულ ყველაფერს. ყოველდღიურ ცხოვრებაში, შეგიძლიათ იპოვოთ ბევრი მსგავსი ვარიანტი, მხოლოდ გაცილებით ნაკლებად გლობალური გაგებით. ასე რომ, სითბოს გადაცემის რა მაგალითები შეიძლება შეინიშნოს ყოველდღიურ ცხოვრებაში?
აქ არის რამდენიმე მათგანი:
სითბო მოძრაობაა
სითბოს ნაკადები მუდმივ მოძრაობაშია. მათი გადაცემის ძირითად გზებს შეიძლება ეწოდოს კონვენცია, გამოსხივება და გამტარობა. მოდით განვიხილოთ ეს ცნებები უფრო დეტალურად.
რა არის გამტარობა?
შესაძლოა, ბევრმა არაერთხელ შენიშნა, რომ იმავე ოთახში იატაკის შეხების შეგრძნებები შეიძლება სრულიად განსხვავებული იყოს. ხალიჩაზე სიარული სასიამოვნო და თბილია, მაგრამ თუ სააბაზანოში შიშველი ფეხებით შედიხართ, შესამჩნევი სიგრილე მაშინვე ხალისიანობის განცდას იძლევა. მხოლოდ არა იმ შემთხვევაში, როდესაც არის იატაკქვეშა გათბობა.
რატომ იყინება კრამიტით დაფარული ზედაპირი? ეს ყველაფერი სითბოს გამტარობაზეა. ეს არის სითბოს გადაცემის სამი ტიპიდან ერთ-ერთი. როცა ორი ობიექტი სხვადასხვა ტემპერატურაერთმანეთთან კონტაქტში არიან, მათ შორის სითბოს ენერგია გაივლის. სითბოს გადაცემის მაგალითები ამ შემთხვევაში მოიცავს შემდეგს: ლითონის ფირფიტაზე დაჭერა, რომლის მეორე ბოლო დადგება სანთლის ცეცხლზე, დროთა განმავლობაში იგრძნობთ წვას და ტკივილს, ხოლო იმ მომენტში, როდესაც შეეხებით მას. მდუღარე წყლის ქვაბის რკინის სახელური, შეგიძლიათ დაიწვათ.
გამტარობის ფაქტორები
კარგი ან ცუდი გამტარობა დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე:
- მასალის ტიპი და ხარისხი, საიდანაც მზადდება ობიექტები.
- კონტაქტში მყოფი ორი ობიექტის ზედაპირის ფართობი.
- ტემპერატურის სხვაობა ორ ობიექტს შორის.
- ობიექტების სისქე და ზომა.
განტოლების სახით, ეს ასე გამოიყურება: ობიექტზე სითბოს გადაცემის სიჩქარე უდრის იმ მასალის თბოგამტარობას, საიდანაც ობიექტი მზადდება, გამრავლებული ზედაპირის ფართობზე კონტაქტზე, გამრავლებული ტემპერატურის სხვაობაზე ორ ობიექტს შორის, და იყოფა მასალის სისქეზე. ყველაფერი მარტივია.
გამტარობის მაგალითები
სითბოს პირდაპირ გადაცემას ერთი ობიექტიდან მეორეზე ეწოდება გამტარობა, ხოლო ნივთიერებებს, რომლებიც კარგად ატარებენ სითბოს გამტარები. ზოგიერთი მასალა და ნივთიერება კარგად ვერ უმკლავდება ამ ამოცანას, მათ იზოლატორებს უწოდებენ. მათ შორისაა ხის, პლასტმასის, ბოჭკოვანი მინა და ჰაერიც კი. მოგეხსენებათ, იზოლატორები ფაქტობრივად არ აჩერებენ სითბოს ნაკადს, არამედ უბრალოდ ანელებენ მას ამა თუ იმ ხარისხით.
კონვექცია
ამ ტიპის სითბოს გადაცემა, ისევე როგორც კონვექცია, ხდება ყველა სითხესა და აირში. სითბოს გადაცემის ასეთი მაგალითები შეგიძლიათ იპოვოთ ბუნებაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სითხის გაცხელებისას ფსკერზე მოლეკულები ენერგიას იძენენ და უფრო სწრაფად მოძრაობენ, რის შედეგადაც მცირდება სიმკვრივე. თბილი სითხის მოლეკულები იწყებენ მოძრაობას ზემოთ, ხოლო გამაგრილებელი (უფრო მკვრივი სითხე) იწყებს ჩაძირვას. მას შემდეგ, რაც მაგარი მოლეკულები ფსკერს მიაღწევენ, ისინი კვლავ იღებენ თავიანთ წილ ენერგიას და კვლავ მიისწრაფვიან ზევით. ციკლი გრძელდება მანამ, სანამ ბოლოში არის სითბოს წყარო.
ბუნებაში სითბოს გადაცემის მაგალითები მოიცავს შემდეგს: სპეციალურად აღჭურვილი სანთურის დახმარებით, თბილ ჰაერს, რომელიც ავსებს ბუშტის სივრცეს, შეუძლია ააწიოს მთელი სტრუქტურა საკმარისად მაღალ სიმაღლეზე, საქმე ის არის, რომ თბილი ჰაერი უფრო მსუბუქია ვიდრე ცივი. საჰაერო.
რადიაცია
როცა ცეცხლის წინ ჯდები, მისგან გამომავალი სითბო გათბობს. იგივე ხდება, თუ ხელისგულს მიიყვანთ ანთებულ ნათურთან შეხების გარეშე. თქვენ ასევე იგრძნობთ სითბოს. სითბოს გადაცემის ყველაზე დიდ მაგალითებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ბუნებაში მზის ენერგია ხელმძღვანელობს. ყოველ დღე მზის სიცხე გადის 146 მილიონი კმ ცარიელ სივრცეში, მთელი გზა დედამიწამდე. ეს არის მამოძრავებელი ძალა სიცოცხლის ყველა ფორმისა და სისტემის უკან, რომელიც დღეს ჩვენს პლანეტაზე არსებობს. გადაცემის ამ რეჟიმის გარეშე, ჩვენ დიდ უბედურებაში ვიქნებოდით და სამყარო არ იქნებოდა ისეთი, როგორიც ჩვენ ვიცით.
რადიაცია არის სითბოს გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებით, იქნება ეს რადიო ტალღები, ინფრაწითელი, რენტგენის სხივები ან თუნდაც ხილული სინათლე. ყველა ობიექტი ასხივებს და შთანთქავს გასხივოსნებულ ენერგიას, მათ შორის თავად ადამიანი, მაგრამ ყველა ობიექტი და ნივთიერება არ უმკლავდება ამ ამოცანას ერთნაირად კარგად. სითბოს გადაცემის მაგალითები ყოველდღიურ ცხოვრებაში შეიძლება ჩაითვალოს ჩვეულებრივი ანტენის გამოყენებით. როგორც წესი, ის, რაც კარგად ასხივებს, კარგად შთანთქავს. რაც შეეხება დედამიწას, ის ენერგიას მზისგან იღებს, შემდეგ კი კოსმოსში აბრუნებს. ამ გასხივოსნებულ ენერგიას ხმელეთის რადიაციას უწოდებენ და ეს არის ის, რაც შესაძლებელს ხდის პლანეტაზე სიცოცხლეს.
სითბოს გადაცემის მაგალითები ბუნებაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ტექნოლოგიაში
ენერგიის გადაცემა, განსაკუთრებით თერმული ენერგიის, არის ყველა ინჟინრის შესწავლის ფუნდამენტური სფერო. რადიაცია დედამიწას საცხოვრებლად ხდის და უზრუნველყოფს განახლებად მზის ენერგიას. კონვექცია არის მექანიკის საფუძველი, პასუხისმგებელია ჰაერის ნაკადზე შენობებში და ჰაერის გაცვლაზე სახლებში. გამტარობა საშუალებას გაძლევთ გაათბოთ ტაფა, უბრალოდ დადოთ ცეცხლზე.
სითბოს გადაცემის მრავალი მაგალითი ტექნოლოგიასა და ბუნებაში აშკარაა და გვხვდება ყველგან ჩვენს სამყაროში. თითქმის ყველა მათგანი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, განსაკუთრებით მექანიკური ინჟინერიის სფეროში. მაგალითად, შენობის სავენტილაციო სისტემის დაპროექტებისას, ინჟინრები გამოთვლიან სითბოს გადაცემას მის გარშემო არსებული შენობიდან, ისევე როგორც შიდა სითბოს გადაცემას. გარდა ამისა, ისინი ირჩევენ მასალებს, რომლებიც ამცირებენ ან აძლიერებენ სითბოს გადაცემას ცალკეული კომპონენტების მეშვეობით ეფექტურობის ოპტიმიზაციის მიზნით.
აორთქლება
როდესაც სითხის ატომები ან მოლეკულები (როგორიცაა წყალი) ექვემდებარება გაზის მნიშვნელოვან მოცულობას, ისინი სპონტანურად შედიან აირის მდგომარეობაში ან აორთქლდებიან. ეს იმიტომ ხდება, რომ მოლეკულები მუდმივად მოძრაობენ სხვადასხვა მიმართულებით შემთხვევითი სიჩქარით და ეჯახებიან ერთმანეთს. ამ პროცესების დროს ზოგიერთი მათგანი იღებს საკმარის კინეტიკურ ენერგიას სითბოს წყაროსგან თავის მოსაგერიებლად.
თუმცა, ყველა მოლეკულას არ აქვს დრო, რომ აორთქლდეს და გახდეს წყლის ორთქლი. ყველაფერი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. ასე რომ, ჭიქაში წყალი უფრო ნელა აორთქლდება, ვიდრე გაზქურაზე გახურებულ ტაფაში. მდუღარე წყალი მნიშვნელოვნად ზრდის მოლეკულების ენერგიას, რაც თავის მხრივ აჩქარებს აორთქლების პროცესს.
Ძირითადი ცნებები
- გამტარობა არის სითბოს გადაცემა ნივთიერების მეშვეობით ატომებს ან მოლეკულებს შორის პირდაპირი კონტაქტით.
- კონვექცია არის სითბოს გადაცემა გაზის (როგორიცაა ჰაერი) ან სითხის (როგორიცაა წყალი) მიმოქცევაში.
- რადიაცია არის განსხვავება შთანთქმულ და ასახულ სითბოს შორის. ეს უნარი დიდად არის დამოკიდებული ფერზე, შავი ობიექტები უფრო მეტ სითბოს შთანთქავს, ვიდრე მსუბუქი.
- აორთქლება არის პროცესი, რომლის დროსაც თხევად მდგომარეობაში მყოფი ატომები ან მოლეკულები იძენენ საკმარის ენერგიას, რომ გახდეს აირი ან ორთქლი.
- არის აირები, რომლებიც აკავებენ მზის სითბოს დედამიწის ატმოსფეროში, რაც იწვევს სათბურის ეფექტს. არსებობს ორი ძირითადი კატეგორია - წყლის ორთქლი და ნახშირორჟანგი.
- არის უსაზღვრო რესურსები, რომლებიც ავსებენ სწრაფად და ბუნებრივად. მათ შორისაა ბუნებაში და ტექნოლოგიაში სითბოს გადაცემის შემდეგი მაგალითები: ქარები და მზის ენერგია.
- თბოგამტარობა არის მასალის გადაცემის სიჩქარე თერმული ენერგიასაკუთარი თავის მეშვეობით.
- თერმული წონასწორობა არის მდგომარეობა, რომელშიც სისტემის ყველა ნაწილი იმავე ტემპერატურაზეა.
გამოყენება პრაქტიკაში
ბუნებაში და ტექნოლოგიაში სითბოს გადაცემის მრავალი მაგალითი (სურათები ზემოთ) მიუთითებს იმაზე, რომ ეს პროცესები კარგად უნდა იყოს შესწავლილი და სასარგებლო. ინჟინრები იყენებენ თავიანთ ცოდნას სითბოს გადაცემის პრინციპების შესახებ, იკვლევენ ახალ ტექნოლოგიებს, რომლებიც მოიცავს განახლებადი რესურსების გამოყენებას და ნაკლებად არღვევს. გარემო. მთავარია გვესმოდეს, რომ ენერგიის გადაცემა გაუთავებელ შესაძლებლობებს უხსნის საინჟინრო გადაწყვეტილებებს და მის ფარგლებს გარეთ.
შინაგანი ენერგია, ისევე როგორც ნებისმიერი სახის ენერგია, შეიძლება გადავიდეს ერთი სხეულიდან მეორეზე.შინაგანი ენერგია ასევე შეიძლება გადავიდეს სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. ასე, მაგალითად, თუ ფრჩხილის ერთი ბოლო ცეცხლში გაცხელდება, მაშინ მისი მეორე ბოლო, რომელიც ხელშია, თანდათან გაცხელდება და დაწვავს ხელს. შინაგანი ენერგიის გადაცემის მოვლენას სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან ერთი სხეულიდან მეორეზე, როდესაც ისინი უშუალო კონტაქტში არიან, სითბოს გამტარობა ეწოდება.
მოდით შევისწავლოთ ეს ფენომენი ექსპერიმენტების სერიის ჩატარებით მყარ სხეულებთან, სითხეებთან და აირებთან. ხის ჯოხის ბოლო ცეცხლში ჩავდოთ. ანთდება. ჯოხის მეორე ბოლო, რომელიც გარეთ არის, ცივი იქნება. ასე რომ, ხე აქვს ცუდი თბოგამტარობა. თხელი შუშის ღეროს ბოლო სპირტიანი ნათურის ცეცხლთან მივყავართ. ცოტა ხნის შემდეგ გაცხელდება, მეორე ბოლო კი ცივი დარჩება. შესაბამისად, მინასაც აქვს ცუდი თბოგამტარობა. თუ ლითონის ღეროს ბოლო ცეცხლში გავაცხელებთ, მაშინ ძალიან მალე მთელი ღერო ძალიან გაცხელდება. ვეღარ ვიჭერთ ხელში. ეს ნიშნავს, რომ ლითონები კარგად ატარებენ სითბოს, ანუ მათ აქვთ მაღალი თბოგამტარობა. უმაღლესი თბოგამტარობააქვს ვერცხლი და სპილენძი.
განვიხილოთ სითბოს გადაცემა მყარი სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე შემდეგ ექსპერიმენტში. სქელ ერთ ბოლოს ვამაგრებთ სპილენძის მავთულისსამფეხაში. მავთულს ცვილით მიამაგრეთ რამდენიმე მიხაკი (სურ. 6). როდესაც მავთულის თავისუფალი ბოლო თბება ალკოჰოლური ნათურის ცეცხლში, ცვილი დნება. მიხაკი თანდათან ჩამოვარდება. ჯერ გაქრება ის, ვინც უფრო ახლოს არის ცეცხლთან, შემდეგ ყველა დანარჩენი თავის მხრივ. მოდით გავარკვიოთ, როგორ გადადის ენერგია მავთულის გასწვრივ. ლითონის ნაწილაკების რხევითი მოძრაობის სიჩქარე იზრდება მავთულის იმ ნაწილში, რომელიც უფრო ახლოს არის ცეცხლთან. ვინაიდან ნაწილაკები მუდმივად ურთიერთობენ ერთმანეთთან, მეზობელი ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარე იზრდება. მავთულის შემდეგი ნაწილის ტემპერატურა იწყებს მატებას და ა.შ.. უნდა გვახსოვდეს, რომ სითბოს გამტარობის დროს არ ხდება ნივთიერების გადატანა სხეულის ერთი ბოლოდან მეორეზე. ახლა განვიხილოთ სითხეების თბოგამტარობა. აიღეთ სინჯარა წყლით და დაიწყეთ მისი ზედა ნაწილის გათბობა. ზედაპირზე წყალი მალე ადუღდება და მილის ძირში ამ დროის განმავლობაში ის მხოლოდ გაცხელდება (სურ. 7).
ეს ნიშნავს, რომ სითხეებს აქვთ დაბალი თბოგამტარობა, გარდა ვერცხლისწყლისა და გამდნარი ლითონებისა. ეს იმის გამო ხდება, რომ სითხეებში მოლეკულები ერთმანეთისგან უფრო დიდ მანძილზეა განლაგებული, ვიდრე სითხეებში. მყარი. ჩვენ ვიკვლევთ გაზების თბოგამტარობას. თითზე ვდებთ მშრალ სინჯარას და ვაცხელებთ სპირტის ნათურის ცეცხლში ქვემოდან ზემოთ (სურ. 8).
თითი დიდხანს არ თბება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ გაზის მოლეკულებს შორის მანძილი კიდევ უფრო დიდია, ვიდრე სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების მანძილი. აქედან გამომდინარე, აირების თბოგამტარობა კიდევ უფრო ნაკლებია. ასე რომ, თბოგამტარობა სხვადასხვა ნივთიერებებიგანსხვავებული. მე-9 სურათზე ნაჩვენები გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ სხვადასხვა ლითონის თბოგამტარობა არ არის იგივე. მატყლს, თმას, ფრინველის ბუმბულს, ქაღალდს, კორპს და სხვებს აქვთ ცუდი თბოგამტარობა. ფოროვანი სხეულები. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჰაერი შეიცავს ამ ნივთიერებების ბოჭკოებს შორის. ვაკუუმს (ჰაერისგან განთავისუფლებულ სივრცეს) აქვს ყველაზე დაბალი თბოგამტარობა. 
ეს აიხსნება იმით, რომ თბოგამტარობა არის ენერგიის გადაცემა სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე, რაც ხდება მოლეკულების ან სხვა ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს.სივრცეში, სადაც არ არის ნაწილაკები, სითბოს გამტარობა ვერ მოხდება. თუ საჭიროა სხეულის დაცვა გაგრილებისგან ან გათბობისგან, მაშინ გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის მქონე ნივთიერებები. ასე რომ, ქოთნები, ტაფები, სახელურები დამზადებულია პლასტმასისგან. სახლები აგებულია მორების ან აგურისგან, რომლებსაც აქვთ ცუდი თბოგამტარობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი იცავს შენობებს გაგრილებისგან.
სითბოს გაცვლა ორ მედიას შორის ხდება მყარი კედლის მეშვეობით, რომელიც ჰყოფს მათ ან მათ შორის ინტერფეისის მეშვეობით.
სითბოს გადატანა შესაძლებელია მხოლოდ მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულზე.
სითბოს გაცვლა ყოველთვის ისე მიმდინარეობს, რომ ზოგიერთი სხეულის შინაგანი ენერგიის შემცირებას ყოველთვის თან ახლავს სითბოს გადაცემაში მონაწილე სხვა სხეულების შიდა ენერგიის იგივე მატება.
თბოგამტარობა
თბოგამტარობა არის სითბოს გადაცემის სახეობა, რომლის დროსაც ხდება ენერგიის პირდაპირი გადაცემა სხეულის უფრო გახურებული ნაწილის ნაწილაკებიდან (მოლეკულები, ატომები) მისი ნაკლებად გაცხელებული ნაწილის ნაწილაკებამდე.
თბოგამტარობას არ ახლავს ნივთიერების გადატანა! უნდა გვახსოვდეს, რომ სითბოს გამტარობის დროს ნივთიერება თავად არ მოძრაობს სხეულის გასწვრივ, მხოლოდ ენერგია გადადის.
სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობა განსხვავებულია.
შეგიძლიათ ჩაატაროთ შემდეგი ექსპერიმენტი - მიიღება ჭიქა ცხელი წყალიდა დადეთ იქ კოვზები სხვადასხვა მასალისგან (ალუმინი, კუპრონიკელი, ფოლადი, ხის და პლასტმასი) 3 წუთის შემდეგ ნახე კოვზები თანაბრად არის გაცხელებული? გაანალიზეთ შედეგი
ცხრილიდან ჩანს, რომ ლითონებს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა, და სხვადასხვა ლითონებს აქვთ განსხვავებული თბოგამტარობა.
სითხეებს აქვთ ნაკლები თბოგამტარობა, ვიდრე მყარი, ხოლო აირებს ნაკლები სითხეები.
განვიხილოთ ექსპერიმენტი სითხეების თბოგამტარობის შესახებ. თუ წყალში კასრში ყინულს ქვევით ჩაუშვებთ და წყლის ზედა ფენას ქვაბით გააცხელებთ. შემდეგ ზედაპირზე წყალი მალე ადუღდება და ქვემოთ ყინული არ დნება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ სითხეებში მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან უფრო დიდ მანძილზე, ვიდრე მყარ სხეულებში.
თმას, ბუმბულს, ქაღალდს, კორპს და სხვა ფოროვან სხეულებს ასევე აქვთ ცუდი თბოგამტარობა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჰაერი შეიცავს ამ ნივთიერებების ბოჭკოებს შორის. ვაკუუმს (ჰაერისგან განთავისუფლებულ სივრცეს) აქვს ყველაზე დაბალი თბოგამტარობა. ეს აიხსნება იმით, რომ თბოგამტარობა არის ენერგიის გადაცემა სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე, რაც ხდება მოლეკულების ან სხვა ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს. სივრცეში, სადაც არ არის ნაწილაკები, სითბოს გამტარობა ვერ მოხდება.
ლითონები - მყარი - სითხეები - აირები
თბოგამტარობის შესუსტება
თუ საჭიროა სხეულის დაცვა გაგრილებისგან ან გათბობისგან, მაშინ გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის მქონე ნივთიერებები. ასე რომ, ბატარეაზე ონკანების სახელურები დამზადებულია პლასტმასისგან, ხოლო ქოთნების სახელურები ასევე დამზადებულია მსგავსი შენადნობისგან. სახლები აგებულია მორების ან ფოროვანი აგურისგან, რომლებსაც აქვთ ცუდი თბოგამტარობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი იცავს შენობებს გაგრილებისგან.
ამჟამად, ბევრ რეგიონში დაიწყო შენობების აშენება წყლებზე. ამ შემთხვევაში სითბო გადადის მხოლოდ თბოგამტარობით საძირკვლიდან წყობამდე და შემდგომ წყობიდან მიწამდე.ბოძები დამზადებულია გამძლე მყარი მასალისგან, შიგნით კი ივსება ნავთი. ზაფხულში წყობი ცუდად ატარებს სითბოს ზემოდან ქვევით, რადგან. სითხეს აქვს დაბალი თბოგამტარობა. ზამთარში, წყობის შიგნით სითხის კონვექციის გამო, პირიქით, ეს ხელს შეუწყობს ნიადაგის დამატებით გაგრილებას.
თბოგამტარობა- ეს არის სითბოს გადაცემის ტიპი, რომლის დროსაც ხდება ენერგიის პირდაპირი გადაცემა სხეულის უფრო გახურებული ნაწილის ნაწილაკებიდან (მოლეკულები, ატომები) მისი ნაკლებად გაცხელებული ნაწილის ნაწილაკებამდე.
განვიხილოთ ექსპერიმენტების სერია მყარი, თხევადი და აირის გათბობით.
რადიაციული სითბოს გადაცემა.
რადიაციული სითბოს გადაცემა- ეს არის სითბოს გადაცემა, რომელშიც ენერგია გადადის სხვადასხვა სხივებით.
ეს შეიძლება იყოს როგორც მზის სხივები, ასევე ჩვენს ირგვლივ გახურებული სხეულების მიერ გამოსხივებული სხივები.
მაგალითად, ცეცხლთან ჯდომისას ვგრძნობთ, როგორ გადაეცემა სითბო ცეცხლიდან ჩვენს სხეულში. თუმცა, ასეთი სითბოს გადაცემის მიზეზი არ შეიძლება იყოს არც თბოგამტარობა (რომელიც ძალიან მცირეა ჰაერისთვის ალისა და სხეულს შორის), ან კონვექცია (რადგან კონვექციური ნაკადები ყოველთვის ზევით არის მიმართული). აქ ხდება სითბოს გადაცემის მესამე ტიპი - რადიაციული სითბოს გადაცემა.
აიღეთ პატარა, ერთ მხარეს შებოლილი კოლბა.
ჩადეთ მასში კორპის მეშვეობით მარჯვენა კუთხით მოხრილი მინის მილი. ამ მილში, რომელსაც აქვს ვიწრო არხი, შეგვაქვს ფერადი სითხე. მილზე მასშტაბის დაფიქსირების შემდეგ, ჩვენ ვიღებთ მოწყობილობას - თერმოსკოპი. ეს მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ ჰაერის ოდნავ გაცხელებაც კი შებოლილ კოლბაში.
თუ მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებული ლითონის ნაჭერი მიიტანეს თერმოსკოპის ბნელ ზედაპირზე, სითხის სვეტი გადავა მარჯვნივ. ცხადია, კოლბაში ჰაერი გაცხელდა და გაფართოვდა. თერმოსკოპში ჰაერის სწრაფი გათბობა აიხსნება მხოლოდ გახურებული სხეულიდან მასზე ენერგიის გადაცემით. როგორც ხანძრის შემთხვევაში, აქაც ენერგია გადადიოდა არა თბოგამტარობით და არა კონვექციური სითბოს გადაცემით. ენერგია ამ შემთხვევაში გადადიოდა გახურებული სხეულის მიერ გამოსხივებული უხილავი სხივების დახმარებით. ამ სხივებს ე.წ თერმული გამოსხივება.
რადიაციული სითბოს გადაცემა შეიძლება მოხდეს სრულ ვაკუუმში. ეს განასხვავებს მას სითბოს გადაცემის სხვა ტიპებისგან.
ყველა სხეული ასხივებს ენერგიას: ძლიერად გაცხელებულიც და სუსტადაც, მაგალითად, ადამიანის სხეული, ღუმელი, ელექტრო ნათურა. მაგრამ რაც უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა, მით უფრო ძლიერია მისი თერმული გამოსხივება. გამოსხივებული ენერგია, რომელიც მიაღწია სხვა სხეულებს, ნაწილობრივ შეიწოვება მათ მიერ და ნაწილობრივ აირეკლება. როდესაც შეიწოვება ენერგია თერმული გამოსხივებაგადაიქცევა სხეულების შინაგან ენერგიად და ისინი თბება.
მსუბუქი და მუქი ზედაპირი ენერგიას განსხვავებულად შთანთქავს. ასე რომ, თუ თერმოსკოპის ექსპერიმენტის დროს კოლბას ჯერ შებოლილი, შემდეგ კი მსუბუქი მხარით მივაბრუნებთ გახურებულ სხეულზე, მაშინ სითხის სვეტი პირველ შემთხვევაში გადავა უფრო დიდ მანძილზე, ვიდრე მეორეში (იხ. ზემოთ). აქედან გამომდინარეობს, რომ ბნელი ზედაპირის მქონე სხეულები უკეთესად შთანთქავენ ენერგიას (და შესაბამისად უფრო თბება), ვიდრე მსუბუქი ან სპეკულარული ზედაპირის მქონე სხეულები.
მუქი ზედაპირის მქონე სხეულები არა მხოლოდ უკეთესად შთანთქავენ, არამედ უკეთესად ასხივებენ ენერგიას.
რადიაციული ენერგიის სხვადასხვა გზით შთანთქმის უნარი ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიაში. მაგალითად, ჰაერის ბუშტებსა და თვითმფრინავის ფრთებს ხშირად ვერცხლისფრად ღებავენ, მზის სითბოს შესამცირებლად.
თუ საჭიროა მზის ენერგიის გამოყენება (მაგალითად, ხელოვნურ თანამგზავრებზე დაყენებული ზოგიერთი მოწყობილობის გასათბობად), მაშინ ეს მოწყობილობები მუქი ფერისაა.
სითბოს გაცვლა- ეს არის შინაგანი ენერგიის შეცვლის პროცესი სხეულზე ან თავად სხეულზე მუშაობის გარეშე.
სითბოს გადაცემა ყოველთვის ხდება გარკვეული მიმართულებით: მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულებიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულებამდე.
როდესაც სხეულების ტემპერატურა გათანაბრდება, სითბოს გადაცემა ჩერდება.
სითბოს გაცვლა შეიძლება განხორციელდეს სამი გზით:
- თბოგამტარობა
- კონვექცია
- რადიაცია
თბოგამტარობა
თბოგამტარობა- შინაგანი ენერგიის გადაცემის ფენომენი სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან ერთი სხეულიდან მეორეზე მათი უშუალო კონტაქტის დროს.
ლითონებს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა- წყალზე ასჯერ მეტი აქვთ. გამონაკლისია ვერცხლისწყალი და ტყვია., მაგრამ აქაც თბოგამტარობა ათჯერ აღემატება წყლისას.
როდესაც ლითონის ნემსი ჩავყარეთ ჭიქა ცხელ წყალში, ძალიან მალე ნემსის ბოლოც ცხელი გახდა. შესაბამისად, შინაგანი ენერგია, ისევე როგორც ნებისმიერი სახის ენერგია, შეიძლება გადავიდეს ერთი სხეულიდან მეორეზე. შინაგანი ენერგია ასევე შეიძლება გადავიდეს სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. ასე, მაგალითად, თუ ფრჩხილის ერთი ბოლო ცეცხლში გაცხელდება, მაშინ მისი მეორე ბოლო, რომელიც ხელშია, თანდათან გაცხელდება და დაწვავს ხელს.
ელექტრო ღუმელზე ტაფის გათბობა ხდება სითბოს გამტარობის გზით.
მოდით შევისწავლოთ ეს ფენომენი ექსპერიმენტების სერიის ჩატარებით მყარ სხეულებთან, სითხეებთან და აირებთან.
ხის ჯოხის ბოლო ცეცხლში ჩავდოთ. ანთდება. ჯოხის მეორე ბოლო, რომელიც გარეთ არის, ცივი იქნება. ნიშნავს, ხეს აქვს ცუდი თბოგამტარობა.
თხელი შუშის ღეროს ბოლო სპირტიანი ნათურის ცეცხლთან მივყავართ. ცოტა ხნის შემდეგ გაცხელდება, მეორე ბოლო კი ცივი დარჩება. ამიტომ და მინას აქვს ცუდი თბოგამტარობა.
თუ ლითონის ღეროს ბოლო ცეცხლში გავაცხელებთ, მაშინ ძალიან მალე მთელი ღერო ძალიან გაცხელდება. ვეღარ ვიჭერთ ხელში.
ნიშნავს, ლითონები კარგად ატარებენ სითბოს, ანუ მათ აქვთ მაღალი თბოგამტარობა. ვერცხლს და სპილენძს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა..
სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობა განსხვავებულია.
მატყლს, თმას, ფრინველის ბუმბულს, ქაღალდს, კორპს და სხვა ფოროვან სხეულებს აქვთ ცუდი თბოგამტარობა.ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჰაერი შეიცავს ამ ნივთიერებების ბოჭკოებს შორის. ვაკუუმს (ჰაერისგან განთავისუფლებულ სივრცეს) აქვს ყველაზე დაბალი თბოგამტარობა.ეს აიხსნება იმით, რომ თბოგამტარობა არის ენერგიის გადაცემა სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე, რაც ხდება მოლეკულების ან სხვა ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს. სივრცეში, სადაც არ არის ნაწილაკები, სითბოს გამტარობა ვერ მოხდება.
თუ საჭიროა სხეულის დაცვა გაგრილებისგან ან გათბობისგან, მაშინ გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის მქონე ნივთიერებები. ასე რომ, ქოთნების, ტაფებისთვის, პლასტმასის სახელურებისთვის. სახლები აგებულია მორების ან აგურისგან, რომლებსაც აქვთ ცუდი თბოგამტარობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი დაცულია გაგრილებისგან.
კონვექცია
კონვექციაარის სითბოს გადაცემის პროცესი, რომელიც ხორციელდება ენერგიის გადაცემით სითხის ან აირის ნაკადებით.
კონვექციის ფენომენის მაგალითი: პატარა ქაღალდის ბორბალი, რომელიც მოთავსებულია სანთლის ცეცხლზე ან ელექტრო ნათურაზე, იწყებს ბრუნვას ამომავალი გაცხელებული ჰაერის გავლენის ქვეშ. ეს ფენომენი შეიძლება აიხსნას ამ გზით. ჰაერი, თბილ ნათურთან კონტაქტისას, თბება, ფართოვდება და ხდება ნაკლებად მკვრივი, ვიდრე მის გარშემო არსებული ცივი ჰაერი. არქიმედეს ძალა, რომელიც მოქმედებს თბილ ჰაერზე ცივი მხრიდან ზემოთ, უფრო მეტია, ვიდრე თბილ ჰაერზე მოქმედი გრავიტაციის ძალა. შედეგად გახურებული ჰაერი „ცურავს“, ამოდის და მის ადგილს ცივი ჰაერი იკავებს.
კონვექციაში ენერგია გადადის თავად აირის ან სითხის ჭავლებით.
კონვექციის ორი ტიპი არსებობს:
- ბუნებრივი (ან უფასო)
- იძულებული
იმისათვის, რომ კონვექცია მოხდეს სითხეებსა და აირებში, აუცილებელია მათი გაცხელება ქვემოდან.
კონვექცია არ შეიძლება მოხდეს მყარ სხეულებში.
რადიაცია
რადიაცია - ელექტრომაგნიტური რადიაცია, გამოსხივებული ნივთიერების შინაგანი ენერგიის გამო გარკვეულ ტემპერატურაზე.
ობიექტის თერმული გამოსხივების სიმძლავრე, რომელიც აკმაყოფილებს შავი სხეულის კრიტერიუმებს, აღწერილია შტეფან-ბოლცმანის კანონი.
აღწერილია სხეულების ემისიური და შთანთქმის შესაძლებლობების თანაფარდობა კირჩჰოფის რადიაციული კანონი.
ენერგიის გადაცემა გამოსხივებით განსხვავდება სხვა სახის სითბოს გადაცემისგან: ის შეიძლება განხორციელდეს სრულ ვაკუუმში.
ყველა სხეული ასხივებს ენერგიას: ძლიერად გაცხელებულიც და სუსტადაც, მაგალითად, ადამიანის სხეული, ღუმელი, ელექტრო ნათურა და ა.შ. მაგრამ რაც უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა, მით მეტ ენერგიას გადასცემს ის გამოსხივებით. ამ შემთხვევაში ენერგია ნაწილობრივ შეიწოვება ამ სხეულების მიერ და ნაწილობრივ აისახება. როდესაც ენერგია შეიწოვება, სხეულები თბება სხვადასხვა გზით, ზედაპირის მდგომარეობიდან გამომდინარე.
მუქი ზედაპირის მქონე სხეულები უკეთესად შთანთქავენ და ასხივებენ ენერგიას, ვიდრე მსუბუქი ზედაპირის მქონე სხეულები. ამავდროულად, მუქი ზედაპირის მქონე სხეულები უფრო სწრაფად გაცივდებიან გამოსხივებით, ვიდრე მსუბუქი ზედაპირის მქონე სხეულები. მაგალითად, მსუბუქ ჩაიდანში ცხელი წყალი ინარჩუნებს მაღალი ტემპერატურავიდრე სიბნელეში.