Теплопередача

Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели, энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше (паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда).

Существуют три основных вида теплопередачи:

Теплопроводность

Конвекция

Тепловое излучение

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально.

Теплопроводность - передача тепла в телах, не сопровождаемая перемещением составляющих их частиц. При теплопроводности перенос энергии осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.

Теплопроводность есть явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Рисунок 2 – Теплопроводность, которая происходит через нагревание кастрюли на электрической плитке

На рисунке 2 изображено нагревание кастрюли на электрической плитке, которое происходит через теплопроводность.

Проделаем опыт. Две проволоки одинаковой длины и толщины – медную и стальную – укрепим так, чтобы их концы попали в пламя свечи. Кусочками воска приклеим к ним маленькие гвоздики. Мы увидим, что с медной проволоки они начнут падать раньше. Значит, теплота по медной проволоке распространяется быстрее, чем по стальной (рис. 3).

Рисунок 3 – Распространение теплопроводности по медной и стальной проволоке

Опыты показывают, что теплопроводность различных веществ различна. Это значит, что при одинаковых условиях они передают теплоту с разной скоростью.

Слово «конвекция» образовано от греческого слова convectio — доставка. Конвекция - это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет.

Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

На рисунке вы видите тень руки с зажженной спичкой. Волнистые тени над пламенем - это струйки поднимающегося теплого воздуха. Такие тени легко получаются на стене темной комнаты при освещении спички фонариком (рис. 4).

Рисунок 4 – Конвекция, возникающая над пламенем зажжённой спички

Такой процесс часто называется естественной конвекцией. Для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Семья как социально-психологический фактор воспитания
Своеобразным коллективом, который играет существенную роль в воспитании личности, является семья. Семья играет в воспитании основную, долговременную роль. Доверие и страх, уверенность и робость, спокойствие и тревога, сердечность и теплота в общении в противоположность отчуждения и холодности - все ...

Охрана окружающей среды
Все выпускники вузов должны быть ориентированы на воспитание экологически грамотной личности, для этого следует не только расширить и углубить экологическое образование на всех факультетах вузов, но и ориентировать студентов в направлении рационального отношения между человеком и природой в своей б ...

Роль дошкольно-образовательного учреждения в развитии ребенка
Дошкольно-образовательное учреждение, являясь первой ступенью образования, выполняет множество функций. Среди задач, стоящих перед детским садом, главной является всесторонне развитие личности ребенка. На занятиях, предусмотренных программой обучения и воспитания в детском саду, ребенок получает сп ...