Qualsiasi corpo materiale possiede talecaratteristica come il calore, che può aumentare e diminuire. Il calore non è una sostanza materiale: come parte dell'energia interna di una sostanza, nasce come risultato del movimento e dell'interazione delle molecole. Poiché il calore di diverse sostanze può differire, si verifica un processo di trasferimento del calore da una sostanza più calda a una sostanza con meno calore. Questo processo si chiama trasferimento di calore. I principali tipi di trasferimento di calore e i meccanismi della loro azione considereremo in questo articolo.
Trasferimento di calore o processo di trasferimento della temperatura,può verificarsi sia all'interno della materia che da una sostanza all'altra. Allo stesso tempo, l'intensità del trasferimento di calore dipende in gran parte dalle proprietà fisiche della materia, dalla temperatura delle sostanze (se diverse sostanze sono coinvolte nel trasferimento di calore) e dalle leggi della fisica. Il trasferimento di calore è un processo che procede sempre unilateralmente. Il principio principale del trasferimento di calore è che il corpo più riscaldato emette sempre calore verso un oggetto a temperatura più bassa. Ad esempio, quando si stirano i vestiti, un ferro caldo emette calore per i pantaloni e non viceversa. Trasferimento di calore - un fenomeno che dipende dall'indicatore del tempo, che caratterizza la distribuzione irreversibile del calore nello spazio.
I meccanismi di interazione termica delle sostanze possono assumere varie forme. Sono noti tre tipi di trasferimento di calore in natura:
Considerare i tipi elencati di trasferimento di calore in modo più dettagliato.
Molto spesso, la conduttività termica è osservata nel solidocorpi. Se sotto l'influenza di alcuni fattori la stessa sostanza ha aree con temperature diverse, l'energia termica proveniente dall'area più riscaldata andrà al freddo. In alcuni casi, un fenomeno simile può essere osservato anche visivamente. Ad esempio, se prendiamo un'asta di metallo, diciamo, un ago e la riscaldiamo su un fuoco, allora dopo un po 'vedremo come l'energia termica viene trasmessa attraverso l'ago, formando un bagliore in una certa area. Inoltre, in un luogo dove la temperatura è più alta, il bagliore è più luminoso e, al contrario, dove t è più basso, è più scuro. La conduttività termica può anche essere osservata tra due corpi (una tazza di tè caldo e una mano)
La velocità di trasferimento del calore dipendeda molti fattori, il cui rapporto è stato rivelato dal matematico francese Fourier. Questi fattori includono principalmente il gradiente di temperatura (il rapporto tra la differenza di temperatura alle estremità dell'asta e la distanza da un'estremità all'altra), l'area della sezione trasversale del corpo e il coefficiente di conducibilità termica (è diverso per tutte le sostanze, ma si osserva il massimo per i metalli). Il coefficiente più significativo di conducibilità termica si osserva in rame e alluminio. Non sorprende che questi due metalli siano più spesso utilizzati nella fabbricazione di fili elettrici. Secondo la legge di Fourier, il valore del flusso di calore può essere aumentato o diminuito modificando uno di questi parametri.
Convezione, peculiare principalmente di gas eliquidi, ha due componenti: conduttività termica intermolecolare e movimento (distribuzione) del mezzo. Il meccanismo d'azione della convezione si presenta come segue: all'aumentare della temperatura della sostanza fluida, le sue molecole iniziano a muoversi più attivamente e in assenza di restrizioni spaziali, il volume della sostanza aumenta. La conseguenza di questo processo sarà una diminuzione della densità della sostanza e del suo movimento verso l'alto. Un esempio lampante di convezione è il movimento dell'aria riscaldata da un radiatore da una batteria al soffitto.
Distingue tra convettiva libera e forzatatipi di trasferimento di calore. Il trasferimento di calore e il movimento di massa con il tipo libero si verificano a causa dell'eterogeneità della sostanza, cioè il liquido caldo sale sopra il freddo in modo naturale senza l'influenza di forze esterne (ad esempio, riscaldando una stanza attraverso il riscaldamento centrale). Nella convezione forzata, il movimento della massa avviene sotto l'influenza di forze esterne, ad esempio, mescolando il tè con un cucchiaio.
Il trasferimento di calore radiante o radiante puòsi verificano senza contatto con un altro oggetto o sostanza, quindi è possibile anche in uno spazio airless (vuoto). Il trasferimento di calore da radiazione è inerente a tutti i corpi in misura maggiore o minore e si manifesta sotto forma di onde elettromagnetiche a spettro continuo. Un esempio lampante di ciò sono i raggi del sole. Il meccanismo d'azione è il seguente: il corpo irradia continuamente una certa quantità di calore nello spazio che lo circonda. Quando questa energia arriva su un altro oggetto o sostanza, una parte di essa viene assorbita, la seconda parte passa attraverso e la terza viene riflessa nell'ambiente. Qualsiasi oggetto può irradiare calore e assorbire, mentre le sostanze scure possono assorbire più calore di quelle leggere.
In natura, i tipi di processi di trasferimento del calore sono rarisi incontrano separatamente. Più spesso possono essere osservati nell'aggregato. In termodinamica, queste combinazioni hanno persino nomi, diciamo, conducibilità termica + convezione - questo è trasferimento di calore convettivo e conducibilità termica + radiazione termica è chiamata trasferimento di calore conduttivo per radiazione. Inoltre, tali tipi combinati di scambio termico si distinguono come:
Il trasferimento di calore in natura gioca un ruolo enorme e non lo falimitato dal riscaldamento del globo dai raggi del sole. Le estese correnti di convezione, come il movimento delle masse d'aria, determinano in gran parte il tempo sul nostro intero pianeta.
La conduttività termica del nucleo terrestre porta all'apparenzageyser ed eruzioni vulcaniche. Questi sono solo alcuni esempi di trasferimento di calore globale. Insieme, formano i tipi di trasferimento di calore convettivo e di trasferimento di calore conduttivo per radiazioni necessari per sostenere la vita sul nostro pianeta.
Il calore è un ingrediente importante in quasi tuttiprocessi di produzione. È difficile dire quale tipo di scambio termico umano sia più utilizzato nell'economia nazionale. Probabilmente tutti e tre allo stesso tempo. Grazie ai processi di trasferimento del calore, i metalli vengono fusi, viene prodotta un'enorme quantità di merci, dagli oggetti di uso quotidiano alle navi spaziali.
Sono di vitale importanza per la civiltàunità termiche in grado di convertire l'energia termica in potenza utile. Tra questi ci sono benzina, diesel, compressore, unità turbina. Per il loro lavoro, usano vari tipi di trasferimento di calore.
