Šilumos perdavimas gamtoje leidžia egzistuotiVisata tokios formos, prie kurios visi esame įpratę. Sunku pasakyti, kaip atrodytų pasaulis, jei šilumos perdavimo procesas išnyktų net akimirkai. Pažvelkime atidžiau, kokie šilumos perdavimo tipai egzistuoja ir ką reiškia šis terminas.
Pagal visuotinai priimtą apibrėžimą, šilumos perdavimasTai fizinis procesas, kurio metu šiluminė energija vienaip ar kitaip pasiskirsto tarp kelių kūnų, turinčių skirtingą kaitinimo laipsnį. Procesas sustoja, kai jų temperatūra yra išlyginta, arba, kitaip tariant, kai pasiekiama termodinaminė pusiausvyra.
Mes išvardijame pagrindinius tipusšilumos perdavimas: konvekcija, šilumos laidumas, radiacija. Visos kitos galimos veislės yra dviejų ar daugiau pagrindinių metodų derinys. Į šį punktą visada reikia atsižvelgti.
Konvekcija visiems pažįstama nuo vaikystės.Pats lotyniškas žodis „convectio“ reiškia perkėlimą. Taigi konvekcijos metu šilumos perdavimas vyksta pačios medžiagos srautais. Tai būdinga dujoms ir skysčiams, nors kartais būna kai kuriose biriose medžiagose. Įsivaizduokite karštą vasaros dieną: virš šildomos žemės paviršiaus pastebimas lengvas rūkas - šį iškraipymą paaiškina kylančios oro srovės. Prasidėjus nakčiai, kai nustoja kaitintis saulės spindulių poveikis, prasideda žemės ir oro paviršiaus temperatūrų išlyginimo procesas: dirvožemis perduoda šiluminę energiją apatiniams atmosferos sluoksniams (tai yra mišrus šilumos perdavimo mechanizmas), kurie kyla aukštyn, keičiant šaltesnes oro mases. Čia yra dar vienas pavyzdys: mes įdėjome katilą į vandens indą ir prijunkite jį prie tinklo. Atidžiai stebint, pastebimi judantys vandens srautai. Karštos masės yra išstumiamos iš šilumos šaltinio, o į jų vietą ateina šaltesnės.
Kas gali būti geriau už įdomų pokalbį prie puodeliokarštos arbatos šaltą žiemos vakarą? Tuo pačiu metu, norint greitai atitraukti ranką, išvengiant nudegimo, pakanka akimirkai atitraukti dėmesį ir sugriebti metalinio šaukšto žvilgantį kraštą. Priežastis paprasta - kai kurie šilumos perdavimo tipai labai greitai pašildė šaukšto metalą iki puodelyje esančio vandens temperatūros. Kalbama apie šilumos laidumą. Yra daugybė situacijų, kai galite patenkinti tokio tipo šilumos perdavimą. Pateiksime apibrėžimą: šilumos laidumas yra šilumos energijos perkėlimas iš šiltesnės kūno dalies į šaltesnę naudojant kūną sudarančias daleles (elektronus, atomus, molekules). Ypatingas atvejis yra šilumos perdavimas tarp skirtingų kontaktinių objektų. Skirtingos medžiagos turi skirtingą šilumos laidumą. Taigi, jei šildysite vieną medinio kaladėlės galą, kitas bus šaltas. Bet jei atliksite šį eksperimentą su metaline lazdele, rezultatas bus priešingas. Šis skirtumas atsiranda dėl vidinės medžiagų struktūros skirtumo.
Atsižvelgiant į šilumos perdavimo tipus, neįmanoma to nedarytipaminėkite šilumos perdavimą radiacija. Šilumos šaltinis generuoja elektromagnetines bangas, kurių bangos ilgis yra iki 1000 mikronų (infraraudonoji spektro dalis). Spinduliavimo srauto intensyvumas ir šildomo kūno temperatūra yra tiesiogiai priklausomi. Norint suprasti, kaip radiacija perduoda šilumą, pakanka atlikti nedidelį eksperimentą - uždegti ugnį ir įstatyti permatomą stiklą tarp savęs ir ugnies. Nepaisant kliūties, šiluma vis tiek bus perduodama. Arba pažiūrėkite į katę, kuri žiemą guli ant palangės po saule, basa. Tai paprasta - šiuose pavyzdžiuose šiluminė energija perduodama radiacija. Viena iš šio šilumos perdavimo būdo ypatybių yra nepriklausomumas nuo tarpinių terpių. Jei konvekcijos metu transportas vyksta pačios medžiagos (dujų) ir šilumos laidumo dalelių metu, radiacijai „tarpininkų“ nereikia. Taigi, Saulė perduoda savo šilumą vakuume būtent per radiaciją.
