Prijenos topline u prirodi vam omogućuje postojanjeUniverzum u obliku na koji smo svi navikli. Teško je reći kako bi svijet izgledao ako bi proces prijenosa topline nestao čak i na trenutak. Pogledajmo pobliže koje vrste prenosa topline postoje i što se podrazumijeva pod ovim pojmom.
Prema općeprihvaćenoj definiciji, prijenos toplineje fizički proces u kojem se toplinska energija na ovaj ili onaj način raspoređuje između nekoliko tijela s različitim stupnjevima zagrijavanja. Proces se zaustavlja kad se njihove temperature izjednače, ili, drugim riječima, kada se postigne termodinamička ravnoteža.
Navešćemo koje su osnovne vrsteprijenos topline: konvekcija, toplinska vodljivost, zračenje. Sve ostale moguće sorte kombinacija su dviju ili više osnovnih metoda. Ova se točka uvijek mora uzeti u obzir.
Konvekcija je svima poznata od djetinjstva.Sama latinska riječ "convectio" znači prijenos. Posljedično, tijekom konvekcije, toplina se prenosi protocima same tvari. Tipičan je za plinove i tekućine, iako se ponekad javlja u nekim sipkim materijalima. Zamislite vrući ljetni dan: nad površinom zagrijane zemlje primjećuje se lagana izmaglica - ovo izobličenje objašnjava se uzlaznim zračnim strujama. S početkom noći, kada prestaje učinak zagrijavanja sunčevih zraka, započinje postupak izjednačavanja temperatura površine zemlje i zraka: tlo prenosi toplinsku energiju na donje slojeve atmosfere (ovo je mješoviti mehanizam prijenosa topline), koji se podižu prema gore, zamjenjujući hladnijim zračnim masama. Evo još jednog primjera: bojler stavimo u posudu s vodom i priključimo. Pomnim promatranjem primjetni su pokretni potoci vode. Vruće mase istiskuju se iz izvora topline, a na njihovo mjesto dolaze hladnije.
Što može biti bolje od zanimljivog razgovora uz šalicutopli čaj u hladnoj zimskoj večeri? Istodobno, dovoljno je na trenutak odvratiti pozornost i uhvatiti virivi rub metalne žlice kako biste brzo povukli ruku, izbjegavajući opekline. Razlog je jednostavan - neke vrste prijenosa topline vrlo brzo zagrijavaju metal žlice do temperature vode u šalici. Riječ je o toplinskoj vodljivosti. Postoji ogroman broj situacija u kojima možete upoznati ovu vrstu prijenosa topline. Dajmo definiciju: toplinska vodljivost je prijenos toplinske energije iz toplijeg dijela tijela u hladniji pomoću čestica koje čine tijelo (elektroni, atomi, molekule). Poseban slučaj je prijenos topline između različitih predmeta u dodiru. Različiti materijali imaju različitu toplinsku vodljivost. Dakle, ako zagrijete jedan kraj drvenog bloka, tada će drugi biti hladan. Ali ako ovaj pokus napravite s metalnom šipkom, rezultat će biti suprotan. Ova razlika nastaje zbog razlike u unutarnjoj strukturi materijala.
Uzimajući u obzir vrste prijenosa topline, ne može se, alispomenuti prijenos topline zračenjem. Izvor topline generira elektromagnetske valove s valnom duljinom do 1000 mikrona (infracrveni dio spektra). Intenzitet zračenja i temperatura zagrijanog tijela u izravnoj su vezi. Da biste razumjeli kako zračenje prenosi toplinu, dovoljno je provesti mali eksperiment - zapaliti vatru i postaviti prozirno staklo između vas i vatre. Unatoč preprekama, toplina će se i dalje prenositi. Ili pogledajte mačku koja leži na prozorskoj dasci na suncu i grije se zimi. Jednostavno je - u ovim se primjerima toplinska energija prenosi zračenjem. Jedna od značajki ove metode prijenosa topline je neovisnost od srednjih medija. Ako se tijekom konvekcije prijenos dogodi samom supstancom (plinom), a tijekom provođenja topline - česticama, tada zračenju nisu potrebni "posrednici". Dakle, Sunce prenosi toplinu kroz vakuum upravo zračenjem.
