სითბოს გადაცემის თბოგამტარობის კონვექციური თერმული გამოსხივების სახეები. სითბოს გადაცემის სახეები: სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი. სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობის კოეფიციენტები

ეს იწვევს ტემპერატურის ბალანსს მარცხენა და მარჯვენა მხარეები, რადგან ფიზიკაში არ არსებობს ორი ენერგიულად ძალიან განსხვავებული მდგომარეობა ერთმანეთის გვერდით. ასე რომ, თუ ხრახნი აქ მარცხნივ თბილია, ეს ასევე ნიშნავს, რომ ხრახნიანი ნაწილაკები უფრო სწრაფია. და ეს სწრაფი ნაწილაკები ახლა უფრო ნელ ნაწილაკებს ურტყამს, რომლებიც შემდეგ აჩქარებენ, შემდეგ ურტყამს სხვებს და ა.შ. ასე რომ, სითბო გადადის მარცხნიდან ნელა მარჯვნივ. ახლა არის ნივთიერებები, რომლებიც სხვებზე უკეთესი სითბოს გამტარები არიან. რა თქმა უნდა, თუ პლასტმასის კოვზს მდუღარე წყალში ინახავთ, ის უფრო სწრაფად გაცხელდება, ვიდრე მაგალითად ვერცხლის კოვზი.

ზოგადად, შეგვიძლია ვთქვათ: სითბოს კარგი გამტარები ასევე, როგორც წესი, კარგი ელექტროგამტარებია, როგორიცაა სპილენძი. ასე რომ, პირველ რიგში, თბოგამტარობისთვის. სხვათა შორის, სითხეებს და აირებს ასევე შეუძლიათ სითბოს გატარება. მაგრამ შემდეგ ნივთიერების შიგნით შერევა და დიფუზია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. წერტილი, თუ როგორ ხდება სითბოს გადაცემა: კერძოდ, სითბოს ნაკადი ან ეწოდება კონვექცია. სითბოს ნაკადი შეიძლება მოხდეს წყალში. აქ მოცემულია ზღვის დინების მაგალითი. ზღვის დენი შეიძლება გამოწვეული იყოს წყლის ტემპერატურის განსხვავებებით სხვადასხვა ადგილას.

მაგალითად, თუ მარცხენა მხარეს უფრო თბილი ხართ, მიიღებთ დენს იქ, სადაც წყალი ცივდება. ოკეანის თბილ დინებებს შეუძლია გაათავისუფლოს სითბო გარემოში და ამით დიდად იმოქმედოს კლიმატზე. ეს არის შინაგანი ენერგიის გადაცემა ერთი სხეულიდან მეორეზე. მოდით შევხედოთ სხვა მაგალითს სითბოს ნაკადი: თმის საშრობი. თმის საშრობი აბერავს ჰაერს მის შიდა ნაწილში და შემდეგ უბერავს მას გარეთ ჩვენი თავისკენ. და აი, მაგალითად, ჰაერის შინაგანი ენერგია შეიძლება გადავიდეს ჩვენს თმაზე.

ასე რომ, ეს იყო მაგალითი იმისა, თუ როგორ შეიძლება სითბოს გადაცემა ჰაერის ნაკადით. ახლა სითბოს ნაკადის ბოლო მაგალითი: გათბობა. წყალი მიედინება გათბობის მილში. წყალი თბება სარდაფში. Იმიტომ რომ ცხელი წყალიაქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე ცივი, ის ახლა მიედინება ზემოთ, სადაც შეუძლია შენახული სითბოს გათავისუფლება გარემოში. მიუთითეთ როგორ გადავიტანოთ სითბო: თერმული გამოსხივება. ტიპიური გამათბობელი არის მზე. ის აგზავნის თავის თბილ სხივებს დედამიწაზე. და კონკრეტულად რა არის ეს სხივები?

მზის სხივები ასევე მხოლოდ ელექტრომაგნიტური ტალღებია, ამიტომ მათ აქვთ იგივე თვისებები, როგორც სინათლის, მაგალითად. ისინი არ არიან ხილულ დიაპაზონში, არამედ ძირითადად ინფრაწითელ დიაპაზონში. ისე, სინათლეზე გრძელია. ხოლო თერმული გამოსხივების თავისებურება, სითბოს გამტარობისგან ან სითბოს დინებისგან განსხვავებით, არის ის, რომ გადაცემა შეიძლება მოხდეს ვაკუუმშიც, ანუ სითბოს გადაცემის საჭიროების მიუხედავად. თერმული გამოსხივების კიდევ ერთი მაგალითია ხანძარი. მიუხედავად იმისა, რომ სითბო გადადის გამტარობისა და სითბოს ნაკადის მეშვეობით, ჩვენ, პირველ რიგში, შეგვიძლია ცეცხლში გაცხელება გასხივოსნებული სითბოს მეშვეობით.

ისე, ეს იყო სამი სხვადასხვა გზებისითბოს გადაცემა. ასე რომ, ჩვენ კვლავ ვაჯამებთ: სითბოს, ანუ ენერგიის ფორმას. ისევე როგორც ზღვის დინება, ან თერმული გამოსხივება, მაგალითად, მზე. კარგი, ასე რომ, სითბო არის ენერგიის ფორმა, რომელიც შეიძლება გადავიდეს. მაგრამ რა არის ტემპერატურა განსხვავებით? ტემპერატურა კი სითბოსგან განსხვავებით აღწერს ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სხეულზე ტემპერატურის სხვაობის გაზომვით, თქვენ ხედავთ რამდენი სითბო გადავიდა სხვა სხეულზე. ეს არის განსხვავება ტემპერატურასა და ტემპერატურას შორის.

პირველ რიგში, კოლბაში არის ლითონი, რომელიც თანდათან თბება თერმული გამტარობით. ეს ლითონი თავის სითბოს ჰაერში გადასცემს. შეიძლება იყოს სითბოს ნაკადი. და მთელი ნათურა ასხივებს უამრავ სითბოს, სამწუხაროდ, თუმცა უნდა გამოიმუშაოს მეტი სინათლე. თქვენ ყოველთვის გაქვთ უარყოფითი მხარე გვერდითი მოვლენები. ასე რომ, იმედი მაქვს მოგეწონათ ვიდეო. მანამდე, შემდეგ ჯერზე! ერთ-ერთი მთავარი პრობლემა, რომელსაც ვაწყდებით, როდესაც ვცდილობთ სამყაროს გაგებას, არის ის, რომ ძალიან რთულია კონკრეტული ფენომენის იზოლირება დანარჩენისგან.

რეალურ ცხოვრებაში, ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ მრავალი მოვლენა ხდება, თითოეულს აქვს სხვადასხვა მიზეზი და ეფექტი ერთდროულად. და ეს არის სოციალური მეცნიერებების მთავარი პრობლემა: თამაშში ცვლადები უსასრულოა და, ზოგადად, შეუძლებელია ან არაეთიკური ექსპერიმენტის ჩატარება ჰიპოთეზის შესამოწმებლად.

საბედნიეროდ, მეცნიერების სხვა სფეროებში ყველაფერი ბევრად უფრო მარტივია, მაგალითად, ფიზიკა, რომელიც სწავლობს სხეულებს და მათ ურთიერთქმედებებს და ხშირად ადვილია ექსპერიმენტის ჩატარება, რომელიც გამოყოფს ერთ ფენომენს მეორისგან. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, ჩვენ ვხვდებით, რომ ადამიანი, რომელიც არ სწავლობს ამ საგანს, ჩვეულებრივ, ხედავს მასში რაღაც რთულს და შეუღწეველს. მეორეს მხრივ, ბევრი მეცნიერული გონების მქონე ადამიანი მიდრეკილია გააანალიზოს იმაზე მეტი რამ, ვიდრე საჭიროა და სამყაროს მეტ-ნაკლებად შემდეგნაირად ხედავს.

ხშირად სკოლები არ ასწავლიან ძირითად ინსტრუმენტებს თავიანთ სტუდენტებს, რათა მათ ესმით ისეთი მარტივი რამ, როგორიცაა სითბოს გადაცემა. შეიძლება სულელურად მოგეჩვენოთ, მაგრამ ამ საკითხების გათვალისწინება გვეხმარება ცხოვრების ბევრ ასპექტში: ვიფიქროთ იმაზე, თუ როგორ ეფექტურად დავიცვათ ამინდის მიხედვით, თუნდაც ცივი ლუდის შენახვაზე. მოგვწონს თუ არა, მეცნიერება ყველგანაა. პირიქით, ჩვენ გვჭირდება მეცნიერული ცოდნის გარკვეული ბაზა, რათა უფრო ეფექტურად ვითანამშრომლოთ სამყაროსთან.

სითბო, ფიზიკისთვის, არის ენერგიის გადაცემა უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულიდან, სადაც ნაკლებია. ბევრის აზრით, სიცხე არ არის ტემპერატურა, არამედ ენერგიის გადაცემა. ასე რომ, იგივე ფრაზა "სითბოს გადაცემა" ზედმეტი იქნებოდა, მაგრამ იგი გამოიყენება იმავე გზით. როდესაც ვამბობთ, რომ წყალი ცხელია, ჩვენ ვამბობთ, რომ მას აქვს დიდი თერმული ენერგია. ეს ნიშნავს, რომ მათი მოლეკულები ძლიერად ვიბრირებენ, ასე რომ, თუ ჩვენ მათ შევეხებით, ისინი ამ ვიბრაციას ხელში გადაიტანენ და იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად ძლიერია ისინი, მათ შეუძლიათ ზიანი მოგვაყენონ.

ცხელ სხეულთან შეხება არ არის სითბოს ენერგიის გადაცემის ერთადერთი გზა, არსებობს სამი გზა. ეს იქნება გამტარობა, ასევე არის გამოსხივება და კონვექცია, მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში სამივე სიტუაცია ერთდროულად ხდება, ზოგიც უფრო მეტად, ვიდრე სხვები. სწორედ ამიტომ შეეწირა ეს სამი შოკოლადის კურდღელი, რათა გამოეჩინათ თითოეული მათგანი ყველაზე იზოლირებულად.

პირველ შემთხვევაში, ჩვენ ვხედავთ, რომ მკვლელი შოკოლადის კურდღელზე ცხელ უთოს დებს. შოკოლადის დნობის წერტილი არის დაახლოებით 36º, ხოლო რკინა, რა თქმა უნდა, 100º-ზე მეტია, ამიტომ მისი მოლეკულები მიდრეკილნი არიან თავიანთი ტემპერატურის ნაწილს გადასცენ შოკოლადს, ნელ-ნელა დნება, სანამ ნელა გაცივდება. გამტარობა ხდება მაშინ, როდესაც ორი ნივთიერება არის შეხებაში, ხოლო სითბოს გადაცემა ხდება მეტისგან მაღალი ტემპერატურაძირამდე, სანამ სისტემა თერმულ წონასწორობაში არ იქნება. ეს ფენომენი ძირითადად ხდება შორის მყარიდა ნაკლებად სითხეებში.

გაზებში თბოგამტარობა მინიმალურია, რადგან მოლეკულები ფართოდ არის განცალკევებული ერთმანეთისგან. მეორე შემთხვევაში კურდღელზე ვრცელდება ინფრაწითელი გამოსხივების დოზა. ეს ხდება, რომ რადიაცია არ არის მხოლოდ ის, რაც მათ აქვთ ატომური ბომბები, მაგრამ ისინი უბრალოდ ძალიან პატარა, მასის გარეშე ნაწილაკებია, რომლებიც სხვადასხვა სიხშირის ტალღების მსგავსად იქცევიან. მათი სიხშირიდან გამომდინარე, ეს არის რადიოტალღები, ინფრაწითელი, მსუბუქი, ულტრაიისფერი სხივები, რენტგენი. თითოეულ მათგანს განსხვავებული თვისებებითა და მახასიათებლებით აქვს უნარი ურთიერთქმედდეს იმასთან, რასაც ჩვენ სინათლეს ვუწოდებთ.

რენტგენის სხივები შეიძლება გაიაროს ხორცში, მაგრამ არა ბევრად უფრო მკვრივ ნივთებში, როგორიცაა ძვლები ან ლითონები. ინფრაწითელი გამოსხივება ურთიერთქმედებს თითქმის ყველა ნივთიერებასთან და როდესაც ის ნათურიდან შოკოლადის ზედაპირზე აღწევს, მისი ტემპერატურა იზრდება. ყველა სხეული ასხივებს ინფრაწითელ გამოსხივებას, რაც უფრო მაღალია მათი ტემპერატურა, მით მეტს გამოსცემს. ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც სხეულები მიდრეკილნი არიან „გაგრილების“ ან თერმულად წონასწორობისკენ. გარემო. მაშინაც კი, თუ ის არაფერთან შეხებაში არ შედის, სხეული კარგავს ენერგიას ინფრაწითელი გამოსხივების სახით.

და ბოლოს, მესამე კურდღელი იტანჯება თმის საშრობით. ცხელი ჰაერის ნაკადი სახეზე გეცემა. ჩვენ ვთქვით, რომ გაზებს არ აქვთ კარგი თბოგამტარობა, რადგან მოლეკულები ერთნაირად სუსტად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. მაგრამ თუ დიდ მოძრაობას შევქმნით, კურდღელთან კონტაქტში უამრავ ნაწილაკს გავაკეთებთ. ამ გზით ჰაერი დაკარგავს ტემპერატურას და შოკოლადი მოიმატებს, დაბალანსდება. თერმოდინამიკაში კონვექცია არის სითბოს გადაცემა სითხის მოძრაობის გზით, ფიზიკის სხვა სფეროებში, ისევე როგორც სითხის მექანიკაში, მას კონვექციას უწოდებენ. მარტივი მოძრაობასითხეები, ინტერესის გარეშე არის თუ არა გადაცემა სითბო.

რეალურ ცხოვრებაში, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს ცნებები იმის გასაგებად, თუ როგორ ინარჩუნებს თერმოსი სითხის ტემპერატურას, რომელსაც ინახავს. ყველა, ვინც ოდესმე გატეხილია, იცის, რომ ისინი დამზადებულია სარკის შუშის ორმაგი ფენისგან. Mirroring ემსახურება სითბოს დაკარგვის თავიდან აცილებას რადიაციის შედეგად, რადგან ინფრაწითელი სხივები აირეკლება სარკისებურ ზედაპირებზე და არ ტოვებს კონტეინერს. შუშის ორ ფენას შორის სივრცე მდგომარეობს იმაში, რომ სითბო არ გადადის გამტარობით: ისინი საუკეთესო ხარისხიგქონდეთ "ვაკუუმი" ან ჰაერი ძალიან დაბალ წნევაზე.

ჩვენ ვთქვით, რომ აირების გამტარობა მინიმალურია, რადგან მათი მოლეკულები ძალიან ცოტა ურთიერთქმედებენ. ისე, რაც ნაკლები მოლეკულა იქნება, მით ნაკლები იქნება ურთიერთქმედება. თუ სრულყოფილი ვაკუუმი მიიღწევა, გაყვანილობის მეშვეობით გადაცემა იქნება ნული. თერმოსი ასევე ინარჩუნებს ტემპერატურას გარემოზე დაბალ ტემპერატურაზე. იგივე ეხება გამტარობას და სარკე მოემსახურება ისე, რომ ჩვენი სხეულიდან შემომავალი ინფრაწითელი გამოსხივება არ შეიწოვება მის მიერ.

სითბო არის ენერგიის გადაცემა. გასტრონომიაში მას იყენებენ საკვების ქიმიურად და ფიზიკურ შესაცვლელად და ამით აადვილებს მონელებას, ღეჭვას, გემოს შეცვლას და უფრო უსაფრთხოს. ენერგიის ეს გადაცემა ყოველთვის მიდრეკილია სისტემის ელემენტების ტემპერატურის გათანაბრებისკენ, ამიტომ ცხელი ნაწილი გაცივდება და ცივი ნაწილი თბება, რის შედეგადაც ხდება მისი ტემპერატურის გათანაბრება.

ენერგიის გადაცემა შეიძლება განხორციელდეს სამი განსხვავებული მექანიზმით. სითბოს გამტარობა მოცემულია მოლეკულებს შორის კინეტიკური ენერგიის გადაცემით. მისი სიჩქარე და ეფექტურობა პირდაპირ არის დამოკიდებული თბოგამტარობაზე, რომელიც განსხვავებულია თითოეულ ნივთიერებაში. სამზარეულოში ამ მომენტს გადამწყვეტი მნიშვნელობა ენიჭება მასალის არჩევისას, რომლითაც მზადდება ქვაბები და ტაფები და გრილის ან ღვეზელის არჩევისას, რომელსაც გამოვიყენებთ. მასალები, რომლებიც უკეთ ატარებენ სითბოს, შეძლებენ სითბოს უფრო ადრე და უკეთესად გადატანას საკვებში.

ჩვეულებრივ მასალებს შორის, სპილენძის და ალუმინის ქოთნები ყველაზე სწრაფი სითბოა, ხოლო რკინას და ფოლადს უფრო მეტი დრო სჭირდება ტემპერატურის შეცვლას, მაგრამ უფრო მეტ სითბოს ინარჩუნებს. სითბოს გადაცემის ეს მექანიზმი მოწმდება, როცა ქვაბი წყალში მოხარშული ან ღუმელში შეწვა. ორივე შემთხვევაში, წყალი და ჰაერი, შესაბამისად, ცირკულირებენ სისტემაში, რაც ახდენს ტემპერატურის ჰომოგენიზაციას.