Η μεταφορά θερμότητας στη φύση επιτρέπειΤο σύμπαν με τη μορφή στην οποία όλοι έχουμε συνηθίσει. Είναι δύσκολο να πούμε πώς θα μοιάζει ο κόσμος εάν η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας εξαφανιστεί ακόμη και για μια στιγμή. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στους τύπους μεταφοράς θερμότητας που υπάρχουν και τι σημαίνει αυτός ο όρος.
Σύμφωνα με τον γενικά αποδεκτό ορισμό, μεταφορά θερμότηταςείναι μια φυσική διαδικασία κατά την οποία η θερμική ενέργεια κατανέμεται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο μεταξύ πολλών σωμάτων με διαφορετικούς βαθμούς θέρμανσης. Η διαδικασία σταματά όταν ισοδυναμούν οι θερμοκρασίες τους ή, με άλλα λόγια, όταν επιτυγχάνεται θερμοδυναμική ισορροπία.
Παραθέτουμε τους βασικούς τύπουςμεταφορά θερμότητας: μεταφορά, θερμική αγωγιμότητα, ακτινοβολία. Όλες οι άλλες πιθανές ποικιλίες είναι ένας συνδυασμός δύο ή περισσότερων βασικών μεθόδων. Αυτό το σημείο πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη.
Το Convection είναι οικείο σε όλους από την παιδική ηλικία.Η πολύ λατινική λέξη "convectio" σημαίνει μεταφορά. Κατά συνέπεια, κατά τη διάρκεια της μεταφοράς, η θερμότητα μεταφέρεται από τις ροές της ίδιας της ουσίας. Είναι τυπικό για αέρια και υγρά, αν και μερικές φορές εμφανίζεται σε ορισμένα υλικά χύδην. Φανταστείτε μια καυτή καλοκαιρινή μέρα: μια ελαφριά ομίχλη είναι αισθητή πάνω από την επιφάνεια της θερμαινόμενης γης - αυτή η παραμόρφωση οφείλεται σε ανερχόμενα ρεύματα αέρα. Με την έναρξη της νύχτας, όταν σταματήσει το φαινόμενο θέρμανσης των ακτίνων του ήλιου, ξεκινά η διαδικασία εξισορρόπησης των θερμοκρασιών της επιφάνειας της γης και του αέρα: το έδαφος μεταφέρει θερμική ενέργεια στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας (αυτός είναι ένας μικτός μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας), ο οποίος ανεβαίνει, αντικαθίσταται από ψυχρότερες μάζες αέρα. Ακολουθεί ένα άλλο παράδειγμα: βάζουμε έναν λέβητα σε ένα δοχείο νερού και τον συνδέουμε. Με στενή παρατήρηση, παρατηρούνται κινούμενα ρεύματα νερού. Οι θερμές μάζες εκτοπίζονται από την πηγή θερμότητας, και οι πιο κρύες έρχονται στη θέση τους.
Τι θα μπορούσε να είναι καλύτερο από μια ενδιαφέρουσα συνομιλία πάνω από ένα φλιτζάνιζεστό τσάι σε ένα κρύο χειμωνιάτικο απόγευμα; Ταυτόχρονα, αρκεί να αποσπάσετε τον εαυτό σας για μια στιγμή και να τραβήξετε την άκρη του μεταλλικού κουταλιού για να τραβήξετε γρήγορα το χέρι σας, αποφεύγοντας το κάψιμο. Ο λόγος είναι απλός - ορισμένοι τύποι μεταφοράς θερμότητας θερμαίνουν πολύ γρήγορα το μέταλλο του κουταλιού στη θερμοκρασία του νερού στο κύπελλο. Πρόκειται για θερμική αγωγιμότητα. Υπάρχουν πολλές καταστάσεις στις οποίες μπορείτε να αντιμετωπίσετε αυτόν τον τύπο μεταφοράς θερμότητας. Ας δώσουμε έναν ορισμό: η θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά θερμικής ενέργειας από ένα θερμότερο μέρος ενός σώματος σε μια πιο ψυχρή μέσω των σωματιδίων που αποτελούν το σώμα (ηλεκτρόνια, άτομα, μόρια). Μια ειδική περίπτωση είναι η μεταφορά θερμότητας μεταξύ διαφορετικών αντικειμένων σε επαφή. Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετική θερμική αγωγιμότητα. Έτσι, αν θερμάνετε το ένα άκρο ενός ξύλινου μπλοκ, τότε το άλλο θα είναι κρύο. Αλλά αν κάνετε αυτό το πείραμα με μια μεταλλική ράβδο, το αποτέλεσμα θα είναι το αντίθετο. Αυτή η διαφορά οφείλεται στη διαφορά στην εσωτερική δομή των υλικών.
Λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους μεταφοράς θερμότητας, κανείς δεν μπορεί παράαναφέρετε τη μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία. Η πηγή θερμότητας παράγει ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μήκος κύματος έως 1000 μικρά (υπέρυθρο μέρος του φάσματος). Η ένταση της ακτινοβολίας και η θερμοκρασία του θερμαινόμενου σώματος είναι σε άμεση σχέση. Για να καταλάβετε πώς η ακτινοβολία μεταφέρει θερμότητα, αρκεί να κάνετε ένα μικρό πείραμα - ανάψτε μια φωτιά και τοποθετήστε διαφανές γυαλί ανάμεσα σε εσάς και τη φωτιά. Παρά την απόφραξη, η θερμότητα θα εξακολουθεί να μεταφέρεται. Ή κοιτάξτε μια γάτα ξαπλωμένη στο περβάζι στον ήλιο, το χειμώνα. Είναι απλό - σε αυτά τα παραδείγματα, η θερμική ενέργεια μεταδίδεται με ακτινοβολία. Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτής της μεθόδου μεταφοράς θερμότητας είναι η ανεξαρτησία από τα ενδιάμεσα μέσα. Εάν κατά τη διάρκεια της μεταφοράς η μεταφορά πραγματοποιείται από την ίδια την ουσία (αέριο) και κατά τη διάρκεια της θερμικής αγωγής - από σωματίδια, τότε η ακτινοβολία δεν χρειάζεται "ενδιάμεσους". Έτσι, ο Ήλιος μεταφέρει τη θερμότητα του μέσω ενός κενού ακριβώς μέσω της ακτινοβολίας.
