Il trasferimento di calore in natura consenteL'universo nella forma a cui siamo tutti abituati. È difficile dire come sarebbe il mondo se il processo di trasferimento del calore scomparisse anche solo per un momento. Diamo un'occhiata più da vicino a quali tipi di trasferimento di calore esistono e cosa si intende con questo termine.
Secondo la definizione generalmente accettata, trasferimento di caloreè un processo fisico in cui l'energia termica viene distribuita in un modo o nell'altro tra più corpi con diversi gradi di riscaldamento. Il processo si arresta quando le loro temperature si equalizzano, o, in altre parole, quando viene raggiunto l'equilibrio termodinamico.
Elenchiamo quali sono le tipologie basetrasferimento di calore: convezione, conducibilità termica, irraggiamento. Tutte le altre possibili varietà sono una combinazione di due o più metodi di base. Questo punto deve essere sempre preso in considerazione.
La convezione è familiare a tutti fin dall'infanzia.La parola molto latina "convectio" significa trasferimento. Di conseguenza, durante la convezione, il calore viene ceduto dai flussi della sostanza stessa. È tipico per gas e liquidi, anche se a volte si verifica in alcuni materiali sfusi. Immagina una calda giornata estiva: si nota una leggera foschia sopra la superficie della terra riscaldata - questa distorsione è spiegata dalle correnti d'aria ascendenti. Con l'inizio della notte, quando cessa l'effetto di riscaldamento dei raggi solari, inizia il processo di equalizzazione delle temperature della superficie della terra e dell'aria: il suolo trasferisce energia termica agli strati inferiori dell'atmosfera (questo è un misto meccanismo di trasferimento del calore), che si sollevano, venendo sostituite da masse d'aria più fredde. Ecco un altro esempio: mettiamo una caldaia in un contenitore d'acqua e la colleghiamo. Con un'attenta osservazione, si notano flussi d'acqua in movimento. Le masse calde vengono spostate dalla fonte di calore e quelle più fredde vengono al loro posto.
Cosa potrebbe esserci di meglio di una conversazione interessante davanti a una tazzatè caldo in una fredda sera d'inverno? Allo stesso tempo, basta distrarsi un attimo e afferrare il bordo sporgente di un cucchiaio di metallo per ritirare velocemente la mano, evitando di scottarsi. Il motivo è semplice: alcuni tipi di trasferimento di calore riscaldano molto rapidamente il metallo del cucchiaio alla temperatura dell'acqua nella tazza. Si tratta di conduttività termica. Ci sono molte situazioni in cui puoi incontrare questo tipo di trasferimento di calore. Diamo una definizione: la conducibilità termica è il trasferimento di energia termica da una parte più calda di un corpo ad una più fredda per mezzo delle particelle che compongono il corpo (elettroni, atomi, molecole). Un caso particolare è il trasferimento di calore tra diversi oggetti a contatto. Materiali diversi hanno una conduttività termica diversa. Quindi, se riscaldi un'estremità di un blocco di legno, l'altra sarà fredda. Ma se fai questo esperimento con un'asta di metallo, il risultato sarà l'opposto. Questa differenza è dovuta alla differenza nella struttura interna dei materiali.
Considerando i tipi di trasferimento di calore, non si può nonmenzionare il trasferimento di calore per irraggiamento. La fonte di calore genera onde elettromagnetiche con una lunghezza d'onda fino a 1000 micron (parte dello spettro infrarosso). L'intensità del flusso radiante e la temperatura del corpo riscaldato sono in relazione diretta. Per capire come le radiazioni trasferiscono il calore, è sufficiente condurre un piccolo esperimento: accendere un fuoco e posizionare un vetro trasparente tra te e il fuoco. Nonostante l'ostruzione, il calore verrà comunque trasferito. Oppure guarda un gatto sdraiato al sole sul davanzale della finestra, che si crogiola in inverno. È semplice: in questi esempi, l'energia termica viene trasmessa per radiazione. Una delle caratteristiche di questo metodo di trasferimento del calore è l'indipendenza dai mezzi intermedi. Se durante la convezione il trasferimento avviene dalla sostanza stessa (gas) e durante la conduzione del calore - dalle particelle, allora la radiazione non ha bisogno di "intermediari". Quindi, il Sole trasferisce il suo calore attraverso il vuoto proprio attraverso la radiazione.
