Теплопередача

Кроме естественной конвекции, возможна и вынужденная конвекция. При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Явление возникновения струй или потоков в нагреваемых или охлаждаемых жидкостях и газах называется конвекцией. Кроме того, с точки зрения термодинамики конвекция – это способ теплопередачи, при котором внутренняя энергия переносится потоками неравномерно нагретых веществ.

Теплопередача конвекцией часто встречается в быту. Например, отопительные батареи-радиаторы располагаются вблизи пола под подоконником. Поэтому нагреваемый ими воздух, поднимаясь вверх, смешивается с холодным воздухом, опускающимся от окна. В результате в комнате устанавливается почти равномерная температура. Этого не происходило бы, если бы батареи располагались у потолка. Конвективные потоки возникают и внутри кастрюль с жидкостями, которые нагреваются на кухонной плите.

С явлением конвекции связана работа отопительной системы дома. Отопительная система жилого дома также работает с помощью конвекции. Горячая вода, поступающая в дом, или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по жилым помещениям, отдавая тепло в радиаторах или конвекторах (рис. 5).

Рисунок 5 – Конвенция, связанная с отопительной системой дома

Испускаемый источником свет уносит с собой энергию. Существует много различных механизмов подвода энергии к источнику света. В тех случаях, когда необходимая энергия сообщается нагреванием, то есть подводом тепла, излучение называется тепловым или температурным. Этот вид излучения представлял для физиков конца XIX века особый интерес, так как в отличие от всех других видов люминесценции, тепловое излучение может находиться в состоянии термодинамического равновесия с нагретыми телами.

Обнаружить излучение можно поднеся руку сбоку к раскаленному предмету (рис. 6).

Рисунок 6 – Исследование излучения на фоне раскалённого предмета

Происходящая теплопередача не является конвекцией, поскольку конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх. Теплообмен не является и теплопроводностью, поскольку теплопроводность воздуха очень мала. Можно предположить, что теплообмен происходит посредством невидимого излучения.

Лучи могут различным образом поглощаться поверхностями и отражаться от них.

Чтобы несколько более детально исследовать процесс теплообмена, происходящий при излучении и поглощении энергии, расположим на одинаковом расстоянии от двух теплоприемников электролампу (рис. 7).

Рисунок 7 – Исследование излучения на фоне двух теплоприёмников и электролампы

Теплоприемник представляет собой металлическую коробку с отверстием для подсоединения манометра. Одна поверхность теплоприемника - блестящая, другая - черная. К лампе теплоприемники обращены разными сторонами. С помощью шлангов теплоприемники подсоединены к манометру, позволяющему зафиксировать изменение давления воздуха внутри них. Давление воздуха в теплоприемниках будет изменяться при изменении его температуры.

Опыт показывает, что давление, а следовательно и температура воздуха в теплоприемниках повышается, причем в теплоприемнике, обращенном к лампе черной стороной, температура повышается на большую величину, чем в теплоприемнике с блестящей стороной.

Увеличим температуру нити накала лампы. Изменение температур воздуха в теплоприемниках происходит с большей скоростью, чем в предыдущем случае.

Исторический экскурс в теории воспитания
Теории воспитания - это концепции, объясняющие происхождение, формирование и изменение личности, ее поведения под влиянием воспитателя. До второй половины 20 века была широко распространены теории воспитания, согласно которым личностные качества человека передаются по наследству, под влиянием услов ...

Проведение констатирующего этапа эксперимента. Диагностика уровня музыкальной выразительности исполнения у младших школьников
Младший школьный возраст – вершина детства. Ребенок сохраняет много детских качеств – легкомыслие, наивность, полная вера в близкого взрослого. Но он уже начинает утрачивать детскую непосредственность в поведении, у него появляется другая логика мышления. Младший школьный возраст – начало школьной ...

Образование как система и процесс
Образование как система представляет собой развивающуюся сеть учреждений разного типа и уровня. Основные элементы образования как макросистемы, имеющей государственный статус, — это системы дошкольного, школьного, среднего специального, высшего и послевузовского дополнительного образования. Содержа ...