Ular zaif issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. “Ilmdan boshlang” II xalqaro talabalar ilmiy tadqiqot va ijodiy ishlari tanlovi
Issiqlik energiyasi - bu ob'ektdagi molekulalarning faollik darajasini tavsiflash uchun foydalanadigan atama. Qo'zg'alishning kuchayishi, u yoki bu tarzda, haroratning oshishi bilan bog'liq, sovuq jismlarda esa atomlar ancha sekinroq harakat qiladi.
Issiqlik uzatish misollarini hamma joyda topish mumkin - tabiatda, texnologiyada va Kundalik hayot.
Issiqlik energiyasini uzatishga misollar
Issiqlik uzatishning eng katta namunasi Yer sayyorasini va undagi hamma narsani isitadigan quyoshdir. Kundalik hayotda siz juda ko'p shunga o'xshash variantlarni topishingiz mumkin, faqat kamroq global ma'noda. Xo'sh, kundalik hayotda issiqlik uzatishning qanday misollarini kuzatish mumkin?
Mana ulardan ba'zilari:
Issiqlik - bu harakat
Issiqlik oqimlari doimiy harakatda. Ularni uzatishning asosiy usullarini konventsiya, radiatsiya va o'tkazuvchanlik deb atash mumkin. Keling, ushbu tushunchalarni batafsil ko'rib chiqaylik.
O'tkazuvchanlik nima?
Ehtimol, ko'pchilik bir xonada polga teginish hissi butunlay boshqacha bo'lishi mumkinligini bir necha bor payqagan. Gilamda yurish yoqimli va issiq, lekin agar siz yalang oyoq bilan hammomga kirsangiz, sezilarli salqinlik darhol kuch-quvvat tuyg'usini beradi. Faqat issiq zamin mavjud bo'lgan holatda emas.
Xo'sh, nega plitka bilan qoplangan sirt muzlaydi? Bularning barchasi issiqlik o'tkazuvchanligiga bog'liq. Bu issiqlik uzatishning uch turidan biridir. Har doim ikkita ob'ekt turli haroratlar bir-biri bilan aloqada bo'lsa, ular orasida issiqlik energiyasi oqadi. Bu holatda issiqlik uzatish misollari quyidagilardan iborat: metall plastinkadan ushlab, uning ikkinchi uchi sham alangasi ustiga qo'yiladi, vaqt o'tishi bilan siz yonish hissi va og'riqni his qilishingiz mumkin va temir tutqichga tegizganingizda. qaynoq suv bilan skovorodkada kuyish mumkin.
O'tkazuvchanlik omillari
Yaxshi yoki yomon o'tkazuvchanlik bir necha omillarga bog'liq:
- Buyumlar tayyorlangan materialning turi va sifati.
- Aloqada bo'lgan ikkita ob'ektning sirt maydoni.
- Ikki ob'ekt orasidagi harorat farqi.
- Ob'ektlarning qalinligi va o'lchami.
Tenglama shaklida u quyidagicha ko'rinadi: ob'ektga issiqlik o'tkazish tezligi ob'ekt yasalgan materialning issiqlik o'tkazuvchanligiga teng, aloqada bo'lgan sirt maydoniga ko'paytiriladi, ikki ob'ekt orasidagi harorat farqiga ko'paytiriladi, va materialning qalinligi bo'yicha bo'linadi. Hammasi oddiy.
Supero'tkazuvchilarga misollar
Issiqlikning bir jismdan ikkinchisiga to'g'ridan-to'g'ri o'tishi o'tkazuvchanlik, issiqlikni yaxshi o'tkazuvchi moddalar esa o'tkazgichlar deb ataladi. Ba'zi materiallar va moddalar bu vazifani yaxshi bajara olmaydi, ular izolyatorlar deb ataladi. Bularga yog'och, plastmassa, shisha tolali va hatto havo kiradi. Ma'lumki, izolyatorlar aslida issiqlik oqimini to'xtatmaydi, balki uni bir darajaga yoki boshqasiga sekinlashtiradi.
Konvektsiya
Bu turdagi issiqlik uzatish, masalan, konveksiya, barcha suyuqlik va gazlarda sodir bo'ladi. Tabiatda va kundalik hayotda issiqlik uzatishning bunday misollarini topishingiz mumkin. Suyuqlik qizib ketganda, pastdagi molekulalar energiya oladi va tezroq harakatlana boshlaydi, natijada zichlik kamayadi. Sovutish suyuqligi (zichroq suyuqlik) cho'kishni boshlaganda, iliq suyuqlik molekulalari yuqoriga qarab harakatlana boshlaydi. Sovuq molekulalar pastga tushgandan so'ng, ular yana energiya ulushini oladilar va yana tepaga shoshilishadi. Pastki qismida issiqlik manbai mavjud ekan, tsikl davom etadi.
Tabiatdagi issiqlik uzatish misollarini quyidagicha keltirish mumkin: maxsus jihozlangan burner yordamida sharning bo'sh joyini to'ldiradigan iliq havo butun tuzilmani etarlicha baland balandlikka ko'tarishi mumkin, butun nuqta shundaki, issiq havo sovuq havodan engilroq.
Radiatsiya
Olov oldida o'tirganingizda, undan chiqadigan issiqlik sizni isitadi. Xuddi shu narsa kaftingizni yonayotgan lampochkaga tegmasdan olib kelsangiz sodir bo'ladi. Siz ham iliqlikni his qilasiz. Kundalik hayotda va tabiatda issiqlik uzatishning eng katta misollari quyosh energiyasidir. Har kuni quyosh issiqligi 146 million km bo'sh joydan Yerning o'ziga qadar o'tadi. Bu bugungi kunda sayyoramizda mavjud bo'lgan hayotning barcha shakllari va tizimlari uchun harakatlantiruvchi kuchdir. Ushbu uzatish usulisiz biz katta muammolarga duch kelamiz va dunyo biz bilgandek bo'lmaydi.
Radiatsiya - bu elektromagnit to'lqinlar, radio to'lqinlar, infraqizil, rentgen nurlari yoki hatto ko'rinadigan yorug'lik yordamida issiqlik uzatish. Barcha jismlar nurli energiya chiqaradi va o'zlashtiradi, shu jumladan insonning o'zi, lekin hamma narsa va moddalar bu vazifani bir xil darajada bajara olmaydi. Kundalik hayotda issiqlik uzatish misollari an'anaviy antenna yordamida ko'rib chiqilishi mumkin. Qoida tariqasida, yaxshi chiqaradigan narsa ham yaxshi so'riladi. Yerga kelsak, u quyoshdan energiya oladi va keyin uni yana koinotga chiqaradi. Bu radiatsiya energiyasi er usti radiatsiyasi deb ataladi va bu sayyorada hayotning o'zini mumkin qiladi.
Tabiatda, kundalik hayotda, texnologiyada issiqlik uzatish misollari
Energiyani uzatish, xususan, issiqlik energiyasi barcha muhandislar uchun asosiy tadqiqot sohasidir. Radiatsiya Yerni yashashga yaroqli qiladi va qayta tiklanadigan quyosh energiyasini ishlab chiqaradi. Konveksiya mexanikaning asosi bo'lib, binolarda havo oqimi va uylarda havo almashinuvi uchun javobgardir. O'tkazuvchanlik panani faqat olovga qo'yish orqali isitish imkonini beradi.
Texnologiyada va tabiatda issiqlik uzatishning ko'plab misollari aniq va bizning dunyomizda mavjud. Ularning deyarli barchasi, ayniqsa, mashinasozlik sohasida katta rol o'ynaydi. Misol uchun, binoning ventilyatsiya tizimini loyihalashda muhandislar binoning atrof-muhitga issiqlik o'tkazuvchanligini, shuningdek, ichki issiqlik o'tkazuvchanligini hisoblab chiqadilar. Shuningdek, ular samaradorlikni optimallashtirish uchun alohida komponentlar orqali issiqlik uzatishni minimallashtiradigan yoki maksimal darajada oshiradigan materiallarni tanlaydilar.
Bug'lanish
Suyuqlikning atomlari yoki molekulalari (masalan, suv) katta hajmdagi gazga duchor bo'lganda, ular o'z-o'zidan gaz holatiga kirishadi yoki bug'lanadi. Bu molekulalar doimo turli yo'nalishlarda tasodifiy tezlikda harakatlanishi va bir-biri bilan to'qnashuvi tufayli sodir bo'ladi. Ushbu jarayonlar davomida ularning ba'zilari isitish manbasidan qaytarilishi uchun etarli kinetik energiya oladi.
Biroq, barcha molekulalarning bug'lanishi va suv bug'iga aylanishi uchun vaqt yo'q. Hammasi haroratga bog'liq. Shunday qilib, stakandagi suv pechkada isitiladigan idishga qaraganda sekinroq bug'lanadi. Qaynayotgan suv molekulalarning energiyasini sezilarli darajada oshiradi, bu esa bug'lanish jarayonini tezlashtiradi.
Asosiy tushunchalar
- O'tkazuvchanlik - atomlar yoki molekulalarning to'g'ridan-to'g'ri aloqasi orqali issiqlikning modda orqali o'tkazilishi.
- Konvektsiya - bu gaz (masalan, havo) yoki suyuqlik (masalan, suv) aylanishi orqali issiqlik uzatish.
- Radiatsiya - so'rilgan va aks ettirilgan issiqlik miqdori o'rtasidagi farq. Bu qobiliyat rangga juda bog'liq bo'lib, qora narsalar yorug'likdan ko'ra ko'proq issiqlikni yutadi.
- Bug'lanish - bu suyuq holatdagi atomlar yoki molekulalar gaz yoki bug'ga aylanish uchun etarli energiya olish jarayoni.
- Quyoshdan keladigan issiqlikni Yer atmosferasida ushlab turadigan va issiqxona effektini keltirib chiqaradigan gazlardir. Ikkita asosiy toifa mavjud - suv bug'lari va karbonat angidrid.
- - bu tez va tabiiy ravishda to'ldiriladigan cheksiz resurslar. Bularga tabiatda va texnologiyada issiqlik uzatishning quyidagi misollari kiradi: shamol va quyosh energiyasi.
- Issiqlik o'tkazuvchanligi - bu materialning uzatish tezligi issiqlik energiyasi o'zingiz orqali.
- Issiqlik muvozanati - bu tizimning barcha qismlari bir xil haroratda bo'lgan holat.
Amalda qo'llash
Tabiatda va texnologiyada issiqlik uzatishning ko'plab misollari (yuqoridagi rasmlar) bu jarayonlarni yaxshi o'rganish va ulardan yaxshi foydalanish kerakligini ko'rsatadi. Muhandislar issiqlik uzatish tamoyillari haqidagi bilimlarini qo'llaydilar, qayta tiklanadigan resurslardan foydalanadigan va kamroq halokatli bo'lgan yangi texnologiyalarni o'rganadilar. muhit. Asosiysi, energiya uzatish muhandislik yechimlari va boshqalar uchun cheksiz imkoniyatlarni ochib berishini tushunishdir.
Ichki energiya, har qanday turdagi energiya kabi, bir tanadan ikkinchisiga o'tkazilishi mumkin. Ichki energiya tananing bir qismidan boshqasiga o'tkazilishi mumkin. Shunday qilib, masalan, agar tirnoqning bir uchi olovda qizdirilsa, qo'lda joylashgan ikkinchi uchi asta-sekin qizib ketadi va qo'lni yoqib yuboradi. Ularning to'g'ridan-to'g'ri aloqasi paytida ichki energiyani tananing bir qismidan ikkinchisiga yoki bir tanadan ikkinchisiga o'tkazish hodisasi issiqlik o'tkazuvchanligi deyiladi.
Keling, bu hodisani qattiq, suyuqlik va gazlar bilan bir qator tajribalar o'tkazish orqali o'rganamiz. Keling, yog'och tayoqning uchini olovga keltiraylik. U yonadi. Tayoqning tashqarida joylashgan boshqa uchi sovuq bo'ladi. Bu daraxt borligini anglatadi yomon issiqlik o'tkazuvchanligi. Yupqa shisha tayoqning uchini spirtli chiroq alangasiga keltiramiz. Biroz vaqt o'tgach, u qiziydi, lekin boshqa uchi sovuq bo'lib qoladi. Binobarin, shisha ham yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Agar biz metall tayoqning uchini olovda qizdirsak, tez orada butun novda juda qizib ketadi. Biz endi uni qo'limizda ushlab turolmaymiz. Bu shuni anglatadiki, metallar issiqlikni yaxshi o'tkazadi, ya'ni ular yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi kumush va misga ega.
Quyidagi tajribada qattiq jismning bir qismidan ikkinchi qismiga issiqlik o‘tishini ko‘rib chiqamiz. Keling, qalinning bir uchini mahkamlaymiz mis sim tripodda. Biz simga mum bilan bir nechta mixlarni biriktiramiz (6-rasm). Simning bo'sh uchi spirtli chiroq alangasida qizdirilsa, mum eriydi. Chinnigullar asta-sekin tusha boshlaydi. Birinchidan, olovga yaqinroq bo'lganlar, keyin qolganlari o'z navbatida tushib ketadi. Keling, energiyaning sim orqali uzatilishini bilib olaylik. Metall zarrachalarning tebranish harakati tezligi simning olovga yaqinroq bo'lgan qismida ortadi. Zarrachalar doimiy ravishda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilganligi sababli, qo'shni zarralarning harakat tezligi ortadi. Telning keyingi qismining harorati ko'tarila boshlaydi va hokazo.. Shuni esda tutish kerakki, issiqlik o'tkazuvchanligi vaqtida tananing bir chetidan ikkinchisiga moddaning o'tishi yo'q. Keling, suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rib chiqaylik. Keling, suv solingan probirkani olib, uning yuqori qismini qizdirishni boshlaymiz. Sirtdagi suv tez orada qaynaydi va probirka tubida bu vaqt ichida faqat qizib ketadi (7-rasm).
Bu simob va eritilgan metallar bundan mustasno, suyuqliklar past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega ekanligini anglatadi. Bu suyuqliklarda molekulalarning bir-biridan ko'ra ko'proq masofada joylashganligi bilan izohlanadi. qattiq moddalar. Keling, gazlarning issiqlik o'tkazuvchanligini o'rganamiz. Quruq probirkani barmog'ingizga qo'ying va spirtli chiroq olovida teskari qizdiring (8-rasm).
Barmoq uzoq vaqt davomida issiqlikni sezmaydi. Buning sababi, gaz molekulalari orasidagi masofa suyuqlik va qattiq moddalarnikidan ham kattaroqdir. Binobarin, gazlarning issiqlik o'tkazuvchanligi yanada past bo'ladi. Shunday qilib, issiqlik o'tkazuvchanligi turli moddalar boshqacha. 9-rasmda ko'rsatilgan tajriba shuni ko'rsatadiki, turli metallarning issiqlik o'tkazuvchanligi bir xil emas. Jun, soch, qush patlari, qog'oz, mantar va boshqalar yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. gözenekli jismlar. Bu ushbu moddalarning tolalari orasida havo mavjudligi bilan bog'liq. Vakuum (havodan bo'shatilgan bo'shliq) eng past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. 
Bu issiqlik o'tkazuvchanligi molekulalarning yoki boshqa zarralarning o'zaro ta'sirida yuzaga keladigan energiyani tananing bir qismidan ikkinchisiga o'tkazishi bilan izohlanadi. Zarrachalar bo'lmagan bo'shliqda issiqlik o'tkazuvchanligi sodir bo'lmaydi. Agar tanani sovutish yoki isitishdan himoya qilish zarurati bo'lsa, u holda issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lgan moddalar ishlatiladi. Shunday qilib, kostryulkalar uchun tutqichlar plastikdan qilingan. Uylar issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lgan loglar yoki g'ishtlardan qurilgan, ya'ni ular binolarni sovutishdan himoya qiladi.
Ikki vosita orasidagi issiqlik almashinuvi ularni ajratib turadigan mustahkam devor yoki ular orasidagi interfeys orqali sodir bo'ladi.
Issiqlik faqat yuqori haroratli jismdan past haroratli jismga o'tishi mumkin.
Issiqlik almashinuvi har doim shunday kechadiki, ba'zi jismlarning ichki energiyasining pasayishi har doim issiqlik almashinuvida ishtirok etuvchi boshqa jismlarning ichki energiyasining bir xil o'sishi bilan birga keladi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi
Issiqlik o'tkazuvchanligi - bu issiqlik uzatishning bir turi bo'lib, unda energiyani tananing ko'proq qizdirilgan qismining zarrachalaridan (molekulalar, atomlar) uning kamroq isitiladigan qismining zarrachalariga to'g'ridan-to'g'ri o'tkazish mavjud.
Issiqlik o'tkazuvchanligi materiyaning uzatilishi bilan birga kelmaydi! Shuni esda tutish kerakki, issiqlik o'tkazuvchanligi paytida moddaning o'zi tana bo'ylab harakat qilmaydi, faqat energiya uzatiladi.
Turli moddalarning issiqlik o'tkazuvchanligi har xil.
Siz quyidagi tajribani o'tkazishingiz mumkin - stakanni oling issiq suv va u yerga turli materiallardan tayyorlangan qoshiqlarni qo'ying (alyuminiy, kupronikel, po'lat, yog'och va plastmassa) 3 daqiqadan so'ng, qoshiqlar teng qizdirilganmi yoki yo'qmi?? Natijani tahlil qiling
Jadvaldan ko'rinib turibdiki, metallar eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, Bundan tashqari, turli metallar har xil issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.
Suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanligi qattiq moddalarga qaraganda past, gazlar esa suyuqliklarga qaraganda pastroq issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.
Keling, suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanligi bilan tajribani ko'rib chiqaylik. Agar siz barrel suvining pastki qismiga muz qo'ysangiz va suvning yuqori qatlamini qozon bilan qizdirsangiz. Keyin sirtdagi suv tez orada qaynaydi, lekin pastdagi muz erimaydi. Bu suyuqliklarda molekulalarning qattiq jismlarga qaraganda bir-biridan kattaroq masofada joylashganligi bilan izohlanadi.
Sochlar, patlar, qog'oz, mantar va boshqa g'ovakli jismlar ham yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Bu ushbu moddalarning tolalari orasida havo mavjudligi bilan bog'liq. Vakuum (havodan bo'shatilgan bo'shliq) eng past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Bu issiqlik o'tkazuvchanligi molekulalarning yoki boshqa zarralarning o'zaro ta'sirida yuzaga keladigan energiyani tananing bir qismidan ikkinchisiga o'tkazishi bilan izohlanadi. Zarrachalar bo'lmagan bo'shliqda issiqlik o'tkazuvchanligi sodir bo'lmaydi.
Metalllar - qattiq moddalar - suyuqliklar - gazlar
Issiqlik o'tkazuvchanligining zaiflashishi
Agar tanani sovutish yoki isitishdan himoya qilish zarurati bo'lsa, u holda issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lgan moddalar ishlatiladi. Shunday qilib, radiatordagi kranlarning tutqichlari plastmassadan qilingan va kostryulkalar uchun tutqichlar ham shunga o'xshash qotishmadan qilingan. Uylar yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan loglar yoki gözenekli g'ishtlardan qurilgan, ya'ni ular binolarni sovutishdan himoya qiladi.
Hozirgi vaqtda ko'plab hududlarda binolar ustunlarga qurila boshlandi. Bunda issiqlik faqat issiqlik o'tkazuvchanligi bilan poydevordan qoziqqa va undan keyin qoziqdan tuproqqa o'tadi.Qoziqlar bardoshli qattiq materialdan tayyorlanadi va ular ichida kerosin bilan to'ldiriladi. Yozda qoziq yuqoridan pastgacha issiqlikni yomon o'tkazadi, chunki suyuqlik past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Qishda, qoziq, ichidagi suyuqlikning konvektsiyasi tufayli, aksincha, tuproqning qo'shimcha sovishiga hissa qo'shadi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi- bu issiqlik uzatishning bir turi bo'lib, unda energiyani tananing ko'proq qizdirilgan qismining zarralaridan (molekulalar, atomlar) uning kamroq isitiladigan qismining zarralariga to'g'ridan-to'g'ri o'tkazish mavjud.
Qattiq jismlarni, suyuqliklarni va gazlarni isitish bo'yicha bir qator tajribalarni ko'rib chiqaylik.
Radiatsion issiqlik uzatish.
Radiatsion issiqlik uzatish- Bu energiya turli nurlar bilan uzatiladigan issiqlik almashinuvi.
Bu quyosh nurlari, shuningdek, atrofimizdagi isitiladigan jismlar chiqaradigan nurlar bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, masalan, olov yonida o'tirib, issiqlik olovdan tanamizga qanday o'tishini his qilamiz. Biroq, bunday issiqlik uzatishning sababi issiqlik o'tkazuvchanligi (olov va tana o'rtasidagi havo uchun juda kichik) yoki konveksiya bo'lishi mumkin emas (chunki konveksiya oqimlari doimo yuqoriga yo'naltiriladi). Bu erda issiqlik almashinuvining uchinchi turi sodir bo'ladi - radiatsion issiqlik uzatish.
Keling, bir tomoni dudlangan kichik kolbani olaylik.
To'xtatuvchi orqali unga to'g'ri burchak ostida egilgan shisha naychani kiriting. Tor kanalga ega bo'lgan bu kolba ichiga rangli suyuqlikni kiritamiz. Naychaga o'lchovni biriktirib, biz qurilmani olamiz - termoskop. Ushbu qurilma dudlangan kolbadagi havoning ozgina qizib ketishini ham aniqlash imkonini beradi.
Agar siz termoskopning qorong'i yuzasiga yuqori haroratgacha qizdirilgan metall bo'lagini olib kelsangiz, suyuqlik ustuni o'ngga siljiydi. Shubhasiz, kolbadagi havo qizib, kengaygan. Termoskopda havoning tez isishi faqat qizdirilgan jismdan unga energiya o'tkazilishi bilan izohlanadi. Yong'in holatida bo'lgani kabi, bu erda ham energiya na issiqlik o'tkazuvchanligi, na konvektiv issiqlik uzatish bilan uzatilmagan. Bu holatda energiya qizdirilgan jism tomonidan chiqarilgan ko'rinmas nurlar yordamida uzatildi. Bu nurlar deyiladi termal nurlanish.
Radiatsion issiqlik almashinuvi to'liq vakuumda sodir bo'lishi mumkin. Bu uni issiqlik almashinuvining boshqa turlaridan ajratib turadi.
Barcha jismlar energiya chiqaradi: kuchli isitilgan va zaif, masalan, inson tanasi, pechka, elektr lampochka. Ammo tana harorati qanchalik baland bo'lsa, uning termal nurlanishi shunchalik kuchli bo'ladi. Chiqarilgan energiya boshqa jismlarga etib borgach, ular tomonidan qisman so'riladi va qisman aks etadi. Qachonki energiya so'riladi termal nurlanish jismlarning ichki energiyasiga aylanadi va ular qiziydi.
Yorug'lik va qorong'i yuzalar energiyani turlicha yutadi. Shunday qilib, agar siz termoskop bilan tajribada kolbani qizdirilgan tanaga, avval dudlangan tomoniga, so'ngra yorug'lik tomoniga aylantirsangiz, birinchi holatda suyuqlik ustuni ikkinchisiga qaraganda ko'proq masofaga siljiydi (qarang. yuqoridagi rasm). Bundan kelib chiqadiki, qorong'i sirtli jismlar yorug'lik yoki oyna yuzasiga ega bo'lgan jismlarga qaraganda energiyani yaxshiroq o'zlashtiradi (va shuning uchun ko'proq qiziydi).
Qorong'i sirtli jismlar nafaqat energiyani yaxshiroq qabul qiladi, balki energiyani ham yaxshi chiqaradi.
Radiatsiya energiyasini turli yo'llar bilan yutish qobiliyati texnikada keng qo'llaniladi. Misol uchun, havo sharlari va samolyot qanotlari quyosh nurlaridan issiqlikni kamaytirish uchun ko'pincha kumush rangga bo'yalgan.
Agar quyosh energiyasidan foydalanish zarur bo'lsa (masalan, sun'iy yo'ldoshlarga o'rnatilgan ba'zi qurilmalarni isitish uchun), u holda bu qurilmalar qorong'i bo'yalgan.
Issiqlik almashinuvi- bu tanada yoki tananing o'zida ish qilmasdan ichki energiyani o'zgartirish jarayoni.
Issiqlik almashinuvi har doim ma'lum bir yo'nalishda sodir bo'ladi: yuqori haroratli jismlardan past haroratli jismlarga.
Tana harorati tenglashganda issiqlik almashinuvi to'xtaydi.
Issiqlik almashinuvi uchta usulda amalga oshirilishi mumkin:
- issiqlik o'tkazuvchanligi
- konvektsiya
- radiatsiya
Issiqlik o'tkazuvchanligi
Issiqlik o'tkazuvchanligi- ichki energiyani tananing bir qismidan ikkinchisiga yoki bir tanadan boshqasiga to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilishda o'tkazish hodisasi.
Metalllar eng katta issiqlik o'tkazuvchanligiga ega- ularda suvdan yuzlab marta ko'proq. Istisnolar simob va qo'rg'oshindir., lekin bu erda issiqlik o'tkazuvchanligi suvdan o'nlab marta kattaroqdir.
Metall naqshli igna bir stakan issiq suvga tushirilganda, tez orada naqshli ignaning uchi ham qizib ketdi. Binobarin, ichki energiya, har qanday turdagi energiya kabi, bir jismdan ikkinchisiga o'tkazilishi mumkin. Ichki energiya tananing bir qismidan boshqasiga o'tkazilishi mumkin. Shunday qilib, masalan, agar tirnoqning bir uchi olovda qizdirilsa, qo'lda joylashgan ikkinchi uchi asta-sekin qizib ketadi va qo'lni yoqib yuboradi.
Elektr pechkasida panani isitish issiqlik o'tkazuvchanligi orqali sodir bo'ladi.
Keling, bu hodisani qattiq, suyuqlik va gazlar bilan bir qator tajribalar o'tkazish orqali o'rganamiz.
Keling, yog'och tayoqning uchini olovga keltiraylik. U yonadi. Tayoqning tashqarida joylashgan boshqa uchi sovuq bo'ladi. Ma'nosi, yog'och yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.
Yupqa shisha tayoqning uchini spirtli chiroq alangasiga keltiramiz. Biroz vaqt o'tgach, u qiziydi, lekin boshqa uchi sovuq bo'lib qoladi. Shuning uchun, va shisha issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.
Agar biz metall tayoqning uchini olovda qizdirsak, tez orada butun novda juda qizib ketadi. Biz endi uni qo'limizda ushlab turolmaymiz.
Ma'nosi, metallar issiqlikni yaxshi o'tkazadi, ya'ni ular yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Kumush va mis eng katta issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.
Turli moddalarning issiqlik o'tkazuvchanligi har xil.
Jun, soch, qush patlari, qog'oz, mantar va boshqa g'ovakli jismlar yomon issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Bu ushbu moddalarning tolalari orasida havo mavjudligi bilan bog'liq. Vakuum (havodan bo'shatilgan bo'shliq) eng past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Bu issiqlik o'tkazuvchanligi molekulalarning yoki boshqa zarralarning o'zaro ta'sirida yuzaga keladigan energiyani tananing bir qismidan ikkinchisiga o'tkazishi bilan izohlanadi. Zarrachalar bo'lmagan bo'shliqda issiqlik o'tkazuvchanligi sodir bo'lmaydi.
Agar tanani sovutish yoki isitishdan himoya qilish zarurati bo'lsa, u holda issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lgan moddalar ishlatiladi. Shunday qilib, kostryulkalar uchun tutqichlar plastikdan qilingan. Uylar loglar yoki g'ishtlardan qurilgan bo'lib, ular issiqlik o'tkazuvchanligi yomon, ya'ni ular sovutishdan himoyalangan.
Konvektsiya
Konvektsiya suyuqlik yoki gaz oqimlari orqali energiyani uzatish orqali amalga oshiriladigan issiqlik uzatish jarayonidir.
Konveksiya hodisasiga misol: sham alangasi yoki lampochka ustiga qo'yilgan kichik qog'oz pinwheel ko'tarilgan isitiladigan havo ta'sirida aylana boshlaydi. Bu hodisani shu tarzda tushuntirish mumkin. Issiq chiroq bilan aloqa qiladigan havo uni o'rab turgan sovuq havoga qaraganda qiziydi, kengayadi va zichroq bo'ladi. Issiq havoga sovuq havo tomondan pastdan yuqoriga ta'sir qiluvchi Arximed kuchi issiq havoga ta'sir qiluvchi tortishish kuchidan kattaroqdir. Natijada, isitiladigan havo "suzadi", ko'tariladi va sovuq havo o'z o'rnini egallaydi.
Konveksiya paytida energiya gaz yoki suyuqlikning o'zlari tomonidan uzatiladi.
Ikki turdagi konvektsiya mavjud:
- tabiiy (yoki bepul)
- majbur
Suyuqlik va gazlarda konveksiya sodir bo'lishi uchun ularni pastdan qizdirish kerak.
Qattiq jismlarda konvektsiya sodir bo'lmaydi.
Radiatsiya
Radiatsiya - elektromagnit nurlanish, ma'lum bir haroratda joylashgan moddaning ichki energiyasi tufayli chiqariladi.
Qora tana mezonlariga javob beradigan ob'ektdan termal nurlanish kuchi bilan tavsiflanadi Stefan-Boltzman qonuni.
Jismlarning emissiya va yutilish qobiliyatlari o'rtasidagi bog'liqlik tasvirlangan Kirxgofning nurlanish qonuni.
Radiatsiya orqali energiya uzatish boshqa issiqlik uzatish turlaridan farq qiladi: u to'liq vakuumda amalga oshirilishi mumkin.
Barcha jismlar energiya chiqaradi: juda qizigan ham, zaif isitiladigan ham, masalan, inson tanasi, pechka, elektr lampochkasi va boshqalar. Ammo tananing harorati qancha yuqori bo'lsa, u nurlanish orqali shunchalik ko'p energiya uzatadi. Bunday holda, energiya qisman bu jismlar tomonidan so'riladi va qisman aks etadi. Energiya so'rilsa, jismlar sirt holatiga qarab turlicha qiziydi.
Qorong'i sirtli jismlar yorug'lik yuzasiga ega bo'lgan jismlarga qaraganda energiyani yaxshiroq qabul qiladi va chiqaradi. Shu bilan birga, yuzasi qorong'i bo'lgan jismlar yorug'lik yuzasiga ega bo'lgan jismlarga qaraganda radiatsiya ta'sirida tezroq soviydi. Misol uchun, ochiq rangli choynak issiq suvni uzoqroq ushlab turadi. yuqori harorat qorong'udan ko'ra.