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.

Требования к учителю, ведущему факультативные занятия
Факультативные занятия обычно посещают школьники, интересующиеся математикой, проявляющие способности к этой науке. Поэтому возрастают требования к профессионализму учителя, к его личностным и организаторским качествам. А.Н. Колмогоров писал, что от преподавателя математики требуется не только твер ...

Периоды и фазы родительского кризиса
Семья, имеющая ребенка с отклонениями в развитии, переживает не один, а целую серию кризисов, обусловленных как субъективными, так и объективными причинами. Это состоящие описывается самими родителями, как чередование взлетов с еще более глубокими падениями. При этом семьи, имеющую лучшую психологи ...

Воспитание сложных детей
Приступая к своей работе в классе, воспитатель должен решить две основные задачи: 1.Ответить на вопрос: «Кого мы хотим воспитать?» и лишь после этого ответить на другой вопрос: 2. «Как надо осуществлять воспитание?» Чтобы ответить на первый вопрос, необходимо совершенно ясно знать объективные и суб ...