Tepelná energie je termín, kterým jsme mypoužít k popisu úrovně aktivity molekul v objektu. Tak či onak, zvýšené buzení je spojeno se zvýšením teploty, zatímco atomy v chladných objektech se pohybují mnohem pomaleji.
Příklady přenosu tepla najdete všude - v přírodě, technologii a každodenním životě.
Největším příkladem přenosu tepla jeslunce, které zahřívá planetu Zemi a všechno na ní. V každodenním životě najdete mnoho takových možností, pouze v mnohem méně globálním smyslu. Jaké příklady přenosu tepla lze pozorovat v každodenním životě?
Zde jsou některé z nich:
Tepelné toky jsou v neustálém pohybu. Hlavní metody jejich přenosu lze nazvat konvencí, radiací a vodivostí. Podívejme se na tyto pojmy podrobněji.
Možná si to mnozí opakovaně všimli v jednom aVe stejné místnosti mohou být pocity doteku podlahy úplně odlišné. Je příjemné a teplé chodit po koberci, ale pokud vstoupíte do koupelny bosýma nohama, znatelný chlad vám okamžitě poskytne pocit živosti. Jen ne v případě, že je podlahové vytápění.
Proč tedy kachlová plocha zamrzne?To vše je způsobeno tepelnou vodivostí. Toto je jeden ze tří typů přenosu tepla. Kdykoli jsou dva objekty různých teplot ve vzájemném kontaktu, prochází mezi nimi tepelná energie. Příklady přenosu tepla v tomto případě lze uvést takto: držením kovové desky, jejíž druhý konec bude umístěn nad plamenem svíčky, můžete pociťovat pálení a bolest v průběhu času a když se dotknete železné rukojeti hrnce vroucí vodou, můžete se spálit.
Dobrá nebo špatná vodivost závisí na několika faktorech:
Ve formě rovnice to vypadá takto:rychlost přenosu tepla do předmětu se rovná tepelné vodivosti materiálu, ze kterého je předmět vyroben, vynásobené povrchovou plochou v kontaktu, vynásobené teplotním rozdílem mezi dvěma objekty a děleno tloušťkou materiálu. Všechno je jednoduché.
Прямая передача тепла от одного объекта к другому se nazývají vodivost a látky, které dobře vedou teplo, se nazývají vodiče. Některé materiály a látky se s tímto úkolem špatně vypořádají, nazývají se izolátory. Patří mezi ně dřevo, plast, sklolaminát a dokonce i vzduch. Jak víte, izolátory ve skutečnosti nezastavují tok tepla, ale jednoduše jej zpomalují na jeden nebo druhý stupeň.
Typ přenosu tepla, například proudění,vyskytuje se ve všech kapalinách a plynech. Takové příklady přenosu tepla najdete v přírodě a v každodenním životě. Když se kapalina zahřeje, molekuly v dolní části získají energii a začnou se pohybovat rychleji, což vede ke snížení hustoty. Molekuly teplé tekutiny se začínají pohybovat nahoru, zatímco chladič (hustší kapalina) se začíná klesat. Jakmile chladné molekuly dosáhnou dna, znovu získají svůj podíl energie a mají sklon k vrcholu. Cyklus pokračuje, dokud je dole zdroj tepla.
Lze uvést příklady přenosu tepla v příroděnásledující: pomocí speciálně vybaveného hořáku, teplý vzduch, vyplňující prostor balónu, může zvednout celou strukturu do dostatečně vysoké výšky, faktem je, že teplý vzduch je lehčí než studený.
Když sedíte před ohněm, zahřeje vásteplo vycházející z něj. Totéž se stane, pokud dáte dlaň do hořící žárovky, aniž byste se jí dotkli. Budete se také cítit v teple. Největší příklady přenosu tepla v každodenním životě a přírodě jsou vedeny sluneční energií. Každý den teplo slunce prochází 146 milionů km volného prostoru až k samotné Zemi. To je hnací silou všech forem a systémů života, které dnes na naší planetě existují. Bez tohoto způsobu přenosu bychom měli velké potíže a svět by byl úplně odlišný od způsobu, který známe.
Záření je přenos teplaelektromagnetické vlny, ať už se jedná o rádiové vlny, infračervené záření, rentgenové paprsky nebo dokonce viditelné světlo. Všechny objekty emitují a absorbují zářnou energii, včetně samotné osoby, ale ne všechny objekty a látky se s tímto úkolem vyrovnají stejně dobře. Příklady přenosu tepla v každodenním životě lze zvážit pomocí konvenční antény. To, co dobře vyzařuje, je zpravidla také dobré a vstřebává se. Pokud jde o Zemi, přijímá energii ze slunce a poté ji vrací zpět do vesmíru. Tato energie záření se nazývá pozemské záření a to umožňuje život na planetě.
Přenos energie, zejména tepelný, jezákladní oblast studia pro všechny inženýry. Záření způsobí, že Země bude obyvatelná a poskytne obnovitelnou sluneční energii. Konvekce je základem mechaniky odpovědné za proudění vzduchu v budovách a výměnu vzduchu v domech. Vodivost umožňuje ohřívat pánev, pouze ji zapálit.
Četné příklady přenosu tepla ve strojírenství apříroda je zřejmá a nachází se všude v našem světě. Téměř všechny z nich hrají velkou roli, zejména v oblasti strojírenství. Například při navrhování ventilačního systému budovy vypočítají inženýři přenos tepla budovy v jejím okolí a také vnitřní přenos tepla. Kromě toho si vybírají materiály, které minimalizují nebo maximalizují přenos tepla přes jednotlivé komponenty, aby optimalizovaly účinnost.
Když atomy nebo molekuly kapaliny (např.voda) jsou vystaveny značnému množství plynu, mají sklon spontánně vstoupit do plynného stavu nebo se vypařit. Důvodem je to, že molekuly se neustále pohybují v různých směrech náhodnými rychlostmi a vzájemně se srazí. Během těchto procesů dostávají některé z nich kinetickou energii dostatečnou k odpuzování ze zdroje tepla.
Ne všechny molekuly však mají čas na odpařování astát se vodní parou. Vše záleží na teplotě. Voda ve skle se tedy vypaří pomaleji než v pánvi zahřáté na sporáku. Vroucí voda výrazně zvyšuje energii molekul, což zase urychluje proces odpařování.
Četné příklady přenosu tepla v přírodě atechnika (obrázky nahoře) naznačují, že tyto procesy by měly být dobře studovány a slouženy k dobrému. Inženýři aplikují své znalosti principů přenosu tepla, zkoumají nové technologie, které jsou spojeny s využíváním obnovitelných zdrojů a jsou méně škodlivé pro životní prostředí. Klíčovým bodem je pochopení, že přenos energie otevírá nekonečné možnosti pro technická řešení a další.
