L'energia termica è il termine che noiusare per descrivere il livello di attività delle molecole nell'oggetto. In un modo o nell'altro, una maggiore eccitazione è associata ad un aumento della temperatura, mentre gli atomi negli oggetti freddi si muovono molto più lentamente.
Esempi di trasferimento di calore possono essere trovati ovunque - in natura, tecnologia e vita quotidiana.
Il più grande esempio di trasferimento di calore èil sole che riscalda il pianeta Terra e tutto su di esso. Nella vita di tutti i giorni puoi trovare molte di queste opzioni, solo in un senso molto meno globale. Quindi, quali esempi di trasferimento di calore si possono osservare nella vita di tutti i giorni?
Eccone alcuni:
I flussi di calore sono in costante movimento. I principali metodi della loro trasmissione possono essere chiamati convenzione, radiazione e conducibilità. Diamo un'occhiata a questi concetti in modo più dettagliato.
Forse molti lo hanno notato più volte in uno eNella stessa stanza, le sensazioni di toccare il pavimento possono essere completamente diverse. È piacevole e caldo camminare sul tappeto, ma se si entra in bagno a piedi nudi, una notevole freddezza ti dà immediatamente un senso di vivacità. Solo non nel caso di riscaldamento a pavimento.
Allora perché la superficie piastrellata si congela?Tutto ciò è dovuto alla conducibilità termica. Questo è uno dei tre tipi di trasferimento di calore. Ogni volta che due oggetti di diverse temperature sono in contatto tra loro, l'energia termica passerà tra di loro. Esempi di trasferimento di calore in questo caso possono essere dati come segue: aggrappandosi a una piastra di metallo, l'altra estremità della quale verrà posizionata sopra la fiamma di una candela, si può sentire bruciore e dolore nel tempo e quando si tocca la maniglia di ferro di una pentola di acqua bollente, si può ottenere una bruciatura.
La conduttività buona o cattiva dipende da diversi fattori:
Sotto forma di equazione, assomiglia a questo:la velocità di trasferimento del calore verso l'oggetto è uguale alla conduttività termica del materiale da cui viene realizzato l'oggetto, moltiplicata per l'area superficiale nel contatto, moltiplicata per la differenza di temperatura tra i due oggetti e divisa per lo spessore del materiale. È tutto semplice.
Trasferimento di calore diretto da una struttura all'altrasono chiamati conduttività e le sostanze che conducono bene il calore sono chiamate conduttori. Alcuni materiali e sostanze affrontano male questo compito, sono chiamati isolanti. Questi includono legno, plastica, fibra di vetro e persino aria. Come sapete, gli isolanti non interrompono effettivamente il flusso di calore, ma semplicemente lo rallentano in un modo o nell'altro.
Un tipo di trasferimento di calore come la convezione,si verifica in tutti i liquidi e gas. Puoi trovare tali esempi di trasferimento di calore in natura e nella vita di tutti i giorni. Quando il liquido si riscalda, le molecole nella parte inferiore acquistano energia e iniziano a muoversi più velocemente, il che porta a una diminuzione della densità. Le molecole di fluido caldo iniziano a salire, mentre un dispositivo di raffreddamento (liquido più denso) inizia ad affondare. Dopo che le molecole fredde hanno raggiunto il fondo, ricevono di nuovo la loro quota di energia e tendono di nuovo verso l'alto. Il ciclo continua finché c'è una fonte di calore nella parte inferiore.
Si possono citare esempi di trasferimento di calore in naturaquanto segue: con l'aiuto di un bruciatore appositamente attrezzato, l'aria calda, riempiendo lo spazio del pallone, può sollevare l'intera struttura ad un'altezza sufficientemente grande, il punto è che l'aria calda è più leggera dell'aria fredda.
Quando ti siedi davanti al fuoco, ti riscaldicalore che si irradia da esso. La stessa cosa accade se avvicini il palmo della mano a una lampadina accesa senza toccarla. Anche tu ti sentirai caldo. I più grandi esempi di trasferimento di calore nella vita di tutti i giorni e nella natura sono guidati dall'energia solare. Ogni giorno, il calore del sole attraversa 146 milioni di km di spazio vuoto fino alla Terra stessa. È la forza trainante per tutte le forme e i sistemi di vita che esistono oggi sul nostro pianeta. Senza questo modo di trasmissione, saremmo in grossi guai e il mondo non sarebbe lo stesso che conosciamo.
La radiazione è il trasferimento di calore utilizzandoonde elettromagnetiche, siano esse onde radio, infrarossi, raggi X o anche luce visibile. Tutti gli oggetti emettono e assorbono energia radiante, inclusa la persona stessa, ma non tutti gli oggetti e le sostanze affrontano questo compito altrettanto bene. Esempi di trasferimento di calore nella vita di tutti i giorni possono essere visti utilizzando un'antenna convenzionale. In generale, ciò che emette bene è anche bravo ad assorbire. Per quanto riguarda la Terra, prende energia dal sole e poi la restituisce allo spazio. Questa energia di radiazione è chiamata radiazione terrestre ed è ciò che rende possibile la vita stessa sul pianeta.
Il trasferimento di energia, in particolare di calore, lo èun'area di studio fondamentale per tutti gli ingegneri. Le radiazioni rendono la Terra abitabile e forniscono energia solare rinnovabile. La convezione è la base della meccanica, è responsabile del flusso d'aria negli edifici e dello scambio d'aria nelle case. La conduttività consente alla pentola di riscaldarsi semplicemente mettendola a fuoco.
Numerosi esempi di trasferimento di calore in ingegneria esono evidenti per la natura e si trovano ovunque nel nostro mondo. Quasi tutti svolgono un ruolo importante, soprattutto nel campo dell'ingegneria meccanica. Ad esempio, quando si progetta il sistema di ventilazione di un edificio, gli ingegneri calcolano la dissipazione del calore dell'edificio nelle sue vicinanze, nonché il trasferimento di calore interno. Inoltre, selezionano materiali che riducono al minimo o massimizzano il trasferimento di calore attraverso i singoli componenti per ottimizzare l'efficienza.
Quando atomi o molecole di un liquido (ad esempio,acqua) sono esposti a un volume significativo di gas, tendono ad entrare spontaneamente in uno stato gassoso o ad evaporare. Questo perché le molecole si muovono costantemente in direzioni diverse a velocità casuali e si scontrano tra loro. Durante questi processi, alcuni di essi ricevono energia cinetica sufficiente per respingere una fonte di calore.
Tuttavia, non tutte le molecole hanno il tempo di evaporare ediventare vapore acqueo. Tutto dipende dalla temperatura. Quindi, l'acqua in un bicchiere evaporerà più lentamente che in una casseruola riscaldata sul fornello. L'acqua bollente aumenta notevolmente l'energia delle molecole, che a sua volta accelera il processo di evaporazione.
Numerosi esempi di trasferimento di calore in natura ele tecniche (immagini sopra) indicano che questi processi dovrebbero essere ben studiati e serviti per il bene. Gli ingegneri stanno applicando la loro conoscenza dei principi del trasferimento di calore, ricercando nuove tecnologie che sono associate all'uso di risorse rinnovabili e sono meno distruttive per l'ambiente. La chiave è capire che il trasferimento di energia apre infinite possibilità per soluzioni ingegneristiche e altro ancora.
