Mają słabą przewodność cieplną. II Międzynarodowy Konkurs Badań Naukowych i Twórczości Studentów „Start w Nauce”
Energia cieplna to termin, którego używamy do opisania poziomu aktywności cząsteczek w obiekcie. Zwiększone wzbudzenie jest w ten czy inny sposób związane ze wzrostem temperatury, podczas gdy w zimnych obiektach atomy poruszają się znacznie wolniej.
Przykłady wymiany ciepła można znaleźć wszędzie - w przyrodzie, technologii i Życie codzienne.
Przykłady przenoszenia energii cieplnej
Najlepszym przykładem wymiany ciepła jest słońce, które ogrzewa planetę Ziemię i wszystko, co się na niej znajduje. W życiu codziennym można znaleźć wiele podobnych opcji, tyle że w znacznie mniej globalnym sensie. Jakie więc przykłady wymiany ciepła można zaobserwować w życiu codziennym?
Tutaj jest kilka z nich:
Ciepło to ruch
Strumienie ciepła są w ciągłym ruchu. Główne metody ich transmisji można nazwać konwencją, promieniowaniem i przewodzeniem. Przyjrzyjmy się tym pojęciom bardziej szczegółowo.
Co to jest przewodność?
Być może wielu zauważyło nie raz, że w tym samym pomieszczeniu odczucia dotykania podłogi mogą być zupełnie inne. Chodzenie po dywanie jest przyjemne i ciepłe, ale jeśli wejdziesz do łazienki z bosymi stopami, odczuwalny chłód od razu doda Ci energii. Tylko nie w przypadku, gdy jest podgrzewana podłoga.
Dlaczego więc powierzchnia wyłożona kafelkami zamarza? Wszystko to wynika z przewodności cieplnej. Jest to jeden z trzech rodzajów wymiany ciepła. Ilekroć dwa obiekty różne temperatury stykają się ze sobą, przepływa między nimi energia cieplna. Przykładami przenoszenia ciepła w tym przypadku są: trzymanie się metalowej płytki, której drugi koniec zostanie umieszczony nad płomieniem świecy, z czasem można poczuć pieczenie i ból, a kiedy dotkniesz żelaznej rączki patelni z wrzącą wodą, można się poparzyć.
Czynniki przewodności
Dobra lub słaba przewodność zależy od kilku czynników:
- Rodzaj i jakość materiału, z którego wykonane są przedmioty.
- Powierzchnia dwóch stykających się obiektów.
- Różnica temperatur pomiędzy dwoma obiektami.
- Grubość i wielkość obiektów.
W formie równania wygląda to następująco: Szybkość przenikania ciepła do obiektu jest równa przewodności cieplnej materiału, z którego wykonany jest przedmiot, pomnożonej przez powierzchnię styku, pomnożoną przez różnicę temperatur między dwoma obiektami, i podzieloną przez grubość materiału. To proste.
Przykłady przewodności
Bezpośrednie przenoszenie ciepła z jednego obiektu na drugi nazywa się przewodzeniem, a substancje dobrze przewodzące ciepło nazywa się przewodnikami. Niektóre materiały i substancje nie radzą sobie dobrze z tym zadaniem, nazywane są izolatorami. Należą do nich drewno, plastik, włókno szklane, a nawet powietrze. Jak wiadomo, izolatory tak naprawdę nie zatrzymują przepływu ciepła, ale po prostu spowalniają go w takim czy innym stopniu.
Konwekcja
Ten rodzaj wymiany ciepła, taki jak konwekcja, występuje we wszystkich cieczach i gazach. Takie przykłady wymiany ciepła można znaleźć w przyrodzie i życiu codziennym. Kiedy ciecz się nagrzewa, cząsteczki na dnie zyskują energię i zaczynają poruszać się szybciej, co powoduje spadek gęstości. Cząsteczki ciepłego płynu zaczynają poruszać się w górę, podczas gdy chłodziwo (gęstsza ciecz) zaczyna opadać. Gdy chłodne cząsteczki dotrą na dno, ponownie otrzymują swoją część energii i ponownie pędzą na górę. Cykl trwa tak długo, jak długo na dnie znajduje się źródło ciepła.
Przykłady wymiany ciepła w przyrodzie można podać następująco: za pomocą specjalnie wyposażonego palnika ciepłe powietrze, wypełniając przestrzeń balonu, może podnieść całą konstrukcję na odpowiednio dużą wysokość, chodzi o to, że ciepłe powietrze lżejszy od zimnego powietrza.
Promieniowanie
Kiedy siedzisz przed ogniem, ogrzewa Cię ciepło z niego emanujące. To samo stanie się, jeśli zbliżysz dłoń do płonącej żarówki, nie dotykając jej. Ty też poczujesz to ciepło. Największymi przykładami wymiany ciepła w życiu codziennym i przyrodzie jest energia słoneczna. Każdego dnia ciepło słońca przechodzi przez 146 milionów km pustej przestrzeni aż do samej Ziemi. Jest siłą napędową wszystkich form i systemów życia istniejących obecnie na naszej planecie. Bez tej metody transmisji mielibyśmy duże kłopoty, a świat nie byłby taki sam, jaki znamy.
Promieniowanie to przenoszenie ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych, niezależnie od tego, czy są to fale radiowe, podczerwień, promieniowanie rentgenowskie, czy nawet światło widzialne. Wszystkie przedmioty emitują i pochłaniają energię promieniowania, łącznie z samą osobą, jednak nie wszystkie przedmioty i substancje radzą sobie z tym zadaniem równie dobrze. Przykłady wymiany ciepła w życiu codziennym można rozważyć za pomocą konwencjonalnej anteny. Z reguły to, co dobrze emituje, również dobrze pochłania. Jeśli chodzi o Ziemię, otrzymuje ona energię od Słońca, a następnie uwalnia ją z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Ta energia promieniowania nazywana jest promieniowaniem ziemskim i to ona umożliwia życie na planecie.
Przykłady wymiany ciepła w przyrodzie, życiu codziennym, technologii
Przesyłanie energii, zwłaszcza energii cieplnej, jest podstawowym kierunkiem studiów wszystkich inżynierów. Promieniowanie sprawia, że Ziemia nadaje się do zamieszkania i wytwarza odnawialną energię słoneczną. Konwekcja jest podstawą mechaniki i odpowiada za przepływ powietrza w budynkach oraz wymianę powietrza w domach. Przewodność pozwala na podgrzanie patelni po prostu przez umieszczenie jej na ogniu.
Liczne przykłady wymiany ciepła w technologii i przyrodzie są oczywiste i można je znaleźć na całym świecie. Prawie wszystkie z nich odgrywają dużą rolę, zwłaszcza w dziedzinie inżynierii mechanicznej. Na przykład projektując system wentylacji budynku, inżynierowie obliczają przenikanie ciepła przez budynek do otoczenia, a także wewnętrzne przenikanie ciepła. Wybierają również materiały, które minimalizują lub maksymalizują przenikanie ciepła przez poszczególne komponenty, aby zoptymalizować wydajność.
Odparowanie
Kiedy atomy lub cząsteczki cieczy (takiej jak woda) są wystawione na działanie znacznej objętości gazu, mają tendencję do samoistnego przechodzenia w stan gazowy lub parowania. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki stale poruszają się w różnych kierunkach z losowymi prędkościami i zderzają się ze sobą. Podczas tych procesów część z nich otrzymuje energię kinetyczną wystarczającą do odparcia ich od źródła ciepła.
Jednak nie wszystkie cząsteczki mają czas na odparowanie i przekształcenie się w parę wodną. Wszystko zależy od temperatury. Zatem woda w szklance będzie odparowywać wolniej niż na patelni podgrzewanej na kuchence. Wrząca woda znacznie zwiększa energię cząsteczek, co z kolei przyspiesza proces parowania.
Podstawowe koncepcje
- Przewodnictwo to przenoszenie ciepła przez substancję poprzez bezpośredni kontakt atomów lub cząsteczek.
- Konwekcja to przenoszenie ciepła poprzez cyrkulację gazu (takiego jak powietrze) lub cieczy (takiej jak woda).
- Promieniowanie to różnica pomiędzy ilością ciepła pochłoniętego i odbitego. Zdolność ta w dużym stopniu zależy od koloru, przy czym czarne obiekty pochłaniają więcej ciepła niż jasne.
- Parowanie to proces, w wyniku którego atomy lub cząsteczki w stanie ciekłym zyskują energię wystarczającą do przekształcenia się w gaz lub parę.
- to gazy, które zatrzymują ciepło słoneczne w atmosferze ziemskiej, powodując efekt cieplarniany. Istnieją dwie główne kategorie – para wodna i dwutlenek węgla.
- - to nieograniczone zasoby, które można szybko i naturalnie uzupełnić. Należą do nich następujące przykłady wymiany ciepła w przyrodzie i technologii: wiatr i energia słoneczna.
- Przewodność cieplna to szybkość przenoszenia materiału energia cieplna przez siebie.
- Równowaga termiczna to stan, w którym wszystkie części układu mają tę samą temperaturę.
Zastosowanie w praktyce
Liczne przykłady wymiany ciepła w przyrodzie i technologii (zdjęcia powyżej) wskazują, że procesy te należy dobrze poznać i wykorzystać w dobrym celu. Inżynierowie wykorzystują swoją wiedzę na temat zasad wymiany ciepła, odkrywają nowe technologie, które wykorzystują zasoby odnawialne i są mniej destrukcyjne środowisko. Kluczem jest zrozumienie, że transfer energii otwiera nieograniczone możliwości rozwiązań inżynieryjnych i nie tylko.
Energia wewnętrzna, jak każdy rodzaj energii, może być przenoszona z jednego ciała do drugiego. Energia wewnętrzna może być przenoszona z jednej części ciała do drugiej. I tak, na przykład, jeśli jeden koniec gwoździa zostanie podgrzany w płomieniu, to jego drugi koniec, znajdujący się w dłoni, będzie stopniowo się nagrzewał i oparzał dłoń. Zjawisko przenoszenia energii wewnętrznej z jednej części ciała na drugą lub z jednego ciała na drugie podczas ich bezpośredniego kontaktu nazywa się przewodnością cieplną.
Przeanalizujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami. Włóżmy koniec drewnianego kija do ognia. Zapali się. Drugi koniec kija, znajdujący się na zewnątrz, będzie zimny. Oznacza to, że drzewo ma słaba przewodność cieplna. Przyłóżmy koniec cienkiego szklanego pręta do płomienia lampy alkoholowej. Po chwili się nagrzeje, ale drugi koniec pozostanie zimny. W rezultacie szkło ma również słabą przewodność cieplną. Jeśli podgrzejemy koniec metalowego pręta w płomieniu, to wkrótce cały pręt stanie się bardzo gorący. Nie będziemy już w stanie utrzymać go w rękach. Oznacza to, że metale dobrze przewodzą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. Najwyższa przewodność cieplna mają srebro i miedź.
Rozważmy przeniesienie ciepła z jednej części ciała stałego do drugiej w następującym doświadczeniu. Zabezpieczmy jeden koniec grubego kabel miedziany na statywie. Przymocowujemy kilka gwoździ do drutu za pomocą wosku (ryc. 6). Gdy wolny koniec drutu zostanie podgrzany w płomieniu lampy alkoholowej, wosk się stopi. Goździki zaczną stopniowo odpadać. Najpierw odpadną te, które znajdują się bliżej płomienia, a potem po kolei cała reszta. Dowiedzmy się, jak energia jest przenoszona przez drut. Prędkość ruchu oscylacyjnego cząstek metalu wzrasta w tej części drutu, która jest bliżej płomienia. Ponieważ cząstki stale oddziałują ze sobą, prędkość ruchu sąsiednich cząstek wzrasta. Temperatura kolejnej części drutu zaczyna rosnąć itp. Należy pamiętać, że podczas przewodzenia ciepła nie dochodzi do przenoszenia substancji z jednego końca korpusu na drugi. Rozważmy teraz przewodność cieplną cieczy. Weźmy probówkę z wodą i zacznijmy podgrzewać jej górną część. Woda na powierzchni wkrótce się zagotuje, a na dnie probówki w tym czasie będzie się jedynie nagrzewać (ryc. 7).
Oznacza to, że ciecze mają niską przewodność cieplną, z wyjątkiem rtęci i stopionych metali. Wyjaśnia to fakt, że w cieczach cząsteczki znajdują się w większych odległościach od siebie niż w ciała stałe. Zbadajmy przewodność cieplną gazów. Umieść suchą probówkę na palcu i podgrzej ją do góry nogami w płomieniu lampy alkoholowej (ryc. 8).
Palec nie będzie odczuwał ciepła przez długi czas. Wynika to z faktu, że odległość między cząsteczkami gazu jest jeszcze większa niż w przypadku cieczy i ciał stałych. W rezultacie przewodność cieplna gazów jest jeszcze niższa. Zatem przewodność cieplna jest różne substancje różny. Doświadczenie pokazane na rysunku 9 pokazuje, że przewodność cieplna różnych metali nie jest taka sama. Wełna, sierść, ptasie pióra, papier, korek i inne mają słabą przewodność cieplną. ciała porowate. Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. Próżnia (przestrzeń wolna od powietrza) ma najniższą przewodność cieplną. 
Wyjaśnia to fakt, że przewodność cieplna to przenoszenie energii z jednej części ciała do drugiej, które zachodzi podczas interakcji cząsteczek lub innych cząstek. W przestrzeni, w której nie ma cząstek, nie może zachodzić przewodzenie ciepła. Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc w przypadku garnków i patelni uchwyty są wykonane z tworzywa sztucznego. Domy budowane są z bali lub cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że chronią pomieszczenia przed wychłodzeniem.
Wymiana ciepła pomiędzy dwoma mediami następuje poprzez oddzielającą je solidną ścianę lub poprzez powierzchnię styku pomiędzy nimi.
Ciepło może przenosić się tylko z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej.
Wymiana ciepła zawsze przebiega w ten sposób, że zmniejszeniu energii wewnętrznej niektórych ciał towarzyszy zawsze taki sam wzrost energii wewnętrznej innych ciał biorących udział w wymianie ciepła.
Przewodność cieplna
Przewodność cieplna to rodzaj wymiany ciepła, w którym następuje bezpośrednie przeniesienie energii z cząstek (cząsteczek, atomów) bardziej nagrzanej części ciała do cząstek jego mniej nagrzanej części.
Przewodności cieplnej nie towarzyszy przenoszenie materii! Należy pamiętać, że podczas przewodnictwa cieplnego sama substancja nie porusza się wzdłuż ciała, przenoszona jest jedynie energia.
Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.
Możesz przeprowadzić następujący eksperyment - weź szklankę gorąca woda i włóż tam łyżki wykonane z różnych materiałów (aluminium, miedzionikiel, stal, drewno i plastik) Po 3 minutach sprawdź, czy łyżki nagrzeją się równomiernie?? Przeanalizuj wynik
Tabela pokazuje, że metale mają najwyższą przewodność cieplną, Ponadto różne metale mają różną przewodność cieplną.
Ciecze mają niższą przewodność cieplną niż ciała stałe, a gazy mają niższą przewodność cieplną niż ciecze.
Rozważmy eksperyment z przewodnością cieplną cieczy. Jeśli umieścisz lód na dnie beczki z wodą i podgrzejesz górną warstwę wody za pomocą bojlera. Wtedy woda na powierzchni wkrótce się zagotuje, ale lód pod spodem nie stopi się. Wyjaśnia to fakt, że w cieczach cząsteczki znajdują się w większych odległościach od siebie niż w ciałach stałych.
Włosy, pióra, papier, korek i inne ciała porowate również mają słabą przewodność cieplną. Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. Próżnia (przestrzeń wolna od powietrza) ma najniższą przewodność cieplną. Wyjaśnia to fakt, że przewodność cieplna to przenoszenie energii z jednej części ciała do drugiej, które zachodzi podczas interakcji cząsteczek lub innych cząstek. W przestrzeni, w której nie ma cząstek, nie może zachodzić przewodzenie ciepła.
Metale - ciała stałe - ciecze - gazy
Osłabienie przewodności cieplnej
Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc uchwyty kranów na grzejniku są wykonane z tworzywa sztucznego, a uchwyty do garnków są również wykonane z podobnego stopu. Domy budowane są z bali lub porowatych cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że chronią pomieszczenia przed wychłodzeniem.
Obecnie w wielu regionach zaczęto budować budynki na palach. W tym przypadku ciepło przekazywane jest jedynie poprzez przewodność cieplną od fundamentu do pala i dalej od pala do gruntu.Pale wykonane są z trwałego materiału stałego, a wewnątrz wypełnione są naftą. Latem stos słabo przewodzi ciepło z góry na dół, ponieważ ciecz ma niską przewodność cieplną. Przeciwnie, zimą stos, w wyniku konwekcji cieczy w nim, przyczyni się do dodatkowego ochłodzenia gleby.
Przewodność cieplna- jest to rodzaj wymiany ciepła, w którym następuje bezpośrednie przeniesienie energii z cząstek (cząsteczek, atomów) bardziej nagrzanej części ciała do cząstek jego mniej nagrzanej części.
Rozważmy serię eksperymentów z ogrzewaniem ciał stałych, cieczy i gazów.
Promieniujący transfer ciepła.
Promieniujący transfer ciepła- Jest to wymiana ciepła, podczas której energia jest przenoszona za pomocą różnych promieni.
Mogą to być promienie słoneczne, a także promienie emitowane przez nagrzane ciała wokół nas.
Na przykład siedząc przy ognisku czujemy, jak ciepło przekazywane jest do naszego ciała. Jednakże przyczyną takiego przenoszenia ciepła nie może być ani przewodność cieplna (która jest bardzo mała dla powietrza pomiędzy płomieniem a korpusem), ani konwekcja (ponieważ przepływy konwekcyjne są zawsze skierowane do góry). Tutaj zachodzi trzeci rodzaj wymiany ciepła - promieniowanie cieplne.
Weźmy małą kolbę, wędzoną z jednej strony.
Przez korek włóż do niego szklaną rurkę zagiętą pod kątem prostym. Do tej rurki, która ma wąski kanał, wprowadzamy kolorową ciecz. Mocując skalę do tuby, otrzymujemy urządzenie - termoskop. Urządzenie to pozwala wykryć nawet lekkie podgrzanie powietrza w wędzonej kolbie.
Jeśli przyłożysz kawałek metalu podgrzany do wysokiej temperatury do ciemnej powierzchni termoskopu, słup cieczy przesunie się w prawo. Oczywiście powietrze w kolbie ogrzało się i rozszerzyło. Szybkie nagrzewanie powietrza w termoskopie można wytłumaczyć jedynie przeniesieniem do niego energii z ogrzanego ciała. Podobnie jak w przypadku pożaru, tutaj energia nie została przeniesiona ani przez przewodnictwo cieplne, ani przez konwekcyjne przenoszenie ciepła. Energia w tym przypadku przekazywana była za pomocą niewidzialnych promieni emitowanych przez nagrzane ciało. Te promienie nazywane są promieniowanie cieplne.
Promieniująca wymiana ciepła może zachodzić w całkowitej próżni. To odróżnia go od innych rodzajów wymiany ciepła.
Wszystkie ciała emitują energię: zarówno silnie nagrzaną, jak i słabą, na przykład ciało ludzkie, piec, żarówkę elektryczną. Ale im wyższa temperatura ciała, tym silniejsze jest jego promieniowanie cieplne. Emitowana energia, docierając do innych ciał, jest przez nie częściowo pochłaniana, a częściowo odbijana. Po pochłonięciu energii promieniowanie cieplne zamienia się w energię wewnętrzną ciał, które się nagrzewają.
Jasne i ciemne powierzchnie inaczej absorbują energię. Jeśli więc w eksperymencie z termoskopem obrócisz kolbę w stronę ogrzanego ciała, najpierw stroną wędzoną, a następnie jasną, to słup cieczy w pierwszym przypadku przesunie się na większą odległość niż w drugim (patrz rysunek powyżej). Wynika z tego, że ciała o ciemnej powierzchni lepiej absorbują energię (a co za tym idzie, bardziej się nagrzewają) niż ciała o jasnej lub lustrzanej powierzchni.
Ciała o ciemnej powierzchni nie tylko lepiej absorbują energię, ale także lepiej ją emitują.
Zdolność do pochłaniania energii promieniowania na różne sposoby jest szeroko stosowana w technologii. Na przykład balony i skrzydła samolotów są często malowane na srebrno, aby zmniejszyć nagrzewanie się promieni słonecznych.
Jeśli konieczne jest wykorzystanie energii słonecznej (na przykład do ogrzania niektórych urządzeń zainstalowanych na sztucznych satelitach), wówczas urządzenia te są pomalowane na ciemno.
Wymiana ciepła- jest to proces zmiany energii wewnętrznej bez wykonywania pracy nad ciałem lub samym ciałem.
Wymiana ciepła zawsze zachodzi w określonym kierunku: z ciał o temperaturze wyższej do ciał o temperaturze niższej.
Kiedy temperatura ciała się wyrówna, wymiana ciepła ustaje.
Wymiana ciepła może odbywać się na trzy sposoby:
- przewodność cieplna
- konwekcja
- promieniowanie
Przewodność cieplna
Przewodność cieplna- zjawisko przenoszenia energii wewnętrznej z jednej części ciała na drugą lub z jednego ciała na drugie w wyniku ich bezpośredniego kontaktu.
Metale mają największą przewodność cieplną- mają go setki razy więcej niż wody. Wyjątkami są rtęć i ołów., ale tutaj przewodność cieplna jest dziesiątki razy większa niż woda.
Kiedy metalową igłę do robienia na drutach zanurzono w szklance gorącej wody, bardzo szybko koniec igły również się nagrzał. W rezultacie energia wewnętrzna, jak każdy rodzaj energii, może być przenoszona z jednego ciała do drugiego. Energia wewnętrzna może być przenoszona z jednej części ciała do drugiej. I tak, na przykład, jeśli jeden koniec gwoździa zostanie podgrzany w płomieniu, to jego drugi koniec, znajdujący się w dłoni, będzie stopniowo się nagrzewał i oparzał dłoń.
Ogrzewanie patelni na kuchence elektrycznej następuje poprzez przewodność cieplną.
Przeanalizujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.
Włóżmy koniec drewnianego kija do ognia. Zapali się. Drugi koniec kija, znajdujący się na zewnątrz, będzie zimny. Oznacza, drewno ma słabą przewodność cieplną.
Przyłóżmy koniec cienkiego szklanego pręta do płomienia lampy alkoholowej. Po pewnym czasie nagrzeje się, ale drugi koniec pozostanie zimny. Dlatego i szkło ma słabą przewodność cieplną.
Jeśli podgrzejemy koniec metalowego pręta w płomieniu, to wkrótce cały pręt stanie się bardzo gorący. Nie będziemy już w stanie utrzymać go w rękach.
Oznacza, metale dobrze przewodzą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. Największą przewodność cieplną mają srebro i miedź.
Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.
Wełna, sierść, ptasie pióra, papier, korek i inne ciała porowate mają słabą przewodność cieplną. Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. Próżnia (przestrzeń wolna od powietrza) ma najniższą przewodność cieplną. Wyjaśnia to fakt, że przewodność cieplna to przenoszenie energii z jednej części ciała do drugiej, które zachodzi podczas interakcji cząsteczek lub innych cząstek. W przestrzeni, w której nie ma cząstek, nie może zachodzić przewodzenie ciepła.
Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc w przypadku garnków i patelni uchwyty są wykonane z tworzywa sztucznego. Domy budowane są z bali lub cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że są chronione przed wychłodzeniem.
Konwekcja
Konwekcja to proces wymiany ciepła przeprowadzany poprzez przenoszenie energii przez przepływy cieczy lub gazu.
Przykład zjawiska konwekcji: mały papierowy wiatraczek umieszczony nad płomieniem świecy lub żarówki zaczyna się obracać pod wpływem unoszącego się ogrzanego powietrza. Zjawisko to można wyjaśnić w ten sposób. Powietrze stykające się z ciepłą lampą nagrzewa się, rozszerza i staje się mniej gęste niż otaczające je zimne powietrze. Siła Archimedesa, która działa na ciepłe powietrze od strony zimnego powietrza od dołu do góry, jest większa niż siła grawitacji, która działa na ciepłe powietrze. W rezultacie ogrzane powietrze „unosi się”, a na jego miejsce pojawia się zimne powietrze.
Podczas konwekcji energia jest przenoszona przez same strumienie gazu lub cieczy.
Istnieją dwa rodzaje konwekcji:
- naturalny (lub bezpłatny)
- wymuszony
Aby konwekcja wystąpiła w cieczach i gazach, należy je podgrzać od dołu.
Konwekcja nie może zachodzić w ciałach stałych.
Promieniowanie
Promieniowanie - promieniowanie elektromagnetyczne, emitowany pod wpływem energii wewnętrznej przez substancję znajdującą się w określonej temperaturze.
Moc promieniowania cieplnego obiektu spełniającego kryteria ciała doskonale czarnego opisuje wzór Prawo Stefana-Boltzmanna.
Opisano związek pomiędzy zdolnościami emisyjnymi i absorpcyjnymi ciał Prawo radiacyjne Kirchhoffa.
Przenoszenie energii przez promieniowanie różni się od innych rodzajów przenoszenia ciepła: to można przeprowadzić w całkowitej próżni.
Wszystkie ciała emitują energię: zarówno mocno nagrzaną, jak i słabo nagrzaną, np. ciało ludzkie, kuchenka, żarówka elektryczna itp. Jednak im wyższa jest temperatura ciała, tym więcej energii przekazuje ono poprzez promieniowanie. W tym przypadku energia jest częściowo pochłaniana przez te ciała, a częściowo odbijana. Kiedy energia jest pochłaniana, ciała nagrzewają się w różny sposób, w zależności od stanu powierzchni.
Ciała o ciemnej powierzchni absorbują i emitują energię lepiej niż ciała o jasnej powierzchni. Jednocześnie ciała o ciemnej powierzchni schładzają się szybciej pod wpływem promieniowania niż ciała o jasnej powierzchni. Na przykład jasny czajnik dłużej zatrzymuje gorącą wodę. wysoka temperatura niż w ciemności.