Příklady přenosu tepla v přírodě doma

Tepelná energie je termín, který používáme k popisu úrovně aktivity molekul v objektu. Zvýšená vzrušení, tak či onak, je spojena se zvýšením teploty, zatímco u chladných předmětů se atomy pohybují mnohem pomaleji.

Příklady přenosu tepla lze nalézt všude - v přírodě, technologii a každodenním životě.

Příklady přenosu tepla

Největším příkladem přenosu tepla je slunce, které ohřívá planetu Zemi a vše, co je na ní. V každodenním životě najdete spoustu těchto možností pouze v mnohem méně globálním smyslu. Jaké příklady přenosu tepla můžete pozorovat v každodenním životě?

Zde jsou některé z nich:

• Plynový nebo elektrický sporák a například pánvice na smažení vajíček.
• Automobilová paliva, jako je benzín, jsou zdroji tepelné energie pro motor.
• Přiložená houkačka přemění kus chleba na toast. To je způsobeno sálavou tepelnou energií toastu, která čerpá vlhkost z chleba a činí ho chrumkavá.
• Horká šálka napařujícího kakaa zahřeje ruce.
• Jakýkoli plamen, od plamene zápasů až po mohutné lesní požáry.
• Když se led umístí do sklenice vody, topí se tepelná energie z její vody, to znamená, že samotná voda je zdrojem energie.
• Radiátor nebo vytápěcí systém v domě poskytuje teplo pro dlouhé a studené zimní měsíce.
• Konvenční pece jsou zdrojem konvekce, v důsledku čehož je potravinářský výrobek umístěný v nich ohříván a proces vaření je spuštěn.
• Příklady přenosu tepla lze také pozorovat ve vlastním těle, přičemž si vezmete kus ledu do ruky.
• Tepelná energie je dokonce uvnitř kočky, která může ohřát kolena hostitele.

Teplo je pohyb

Tok tepla je v neustálém pohybu. Hlavní metody jejich přenosu lze nazvat konvencí, radiací a vodivostí. Podívejme se na tyto koncepty podrobněji.

Co je vodivost?

Pravděpodobně mnozí si opakovaně všimli, že ve stejné místnosti mohou být pocity dotýkání se podlahy zcela jiné. Je pěkné a teplé chodit po koberci, ale pokud do koupelny jdete s bosými nohami, hmatatelné pohodě okamžitě dává pocit živosti. Pouze ne v případě, že jsou podlahy vytápěny.

Tak proč je povrch dlaždic zmrazen? Je to kvůli tepelné vodivosti. Jedná se o jeden ze tří typů přenosu tepla. Kdykoli jsou dva předměty s různými teplotami ve vzájemném kontaktu, tepelná energie projde mezi nimi. Příklady přenosu tepla v tomto případě můžeme citovat následující: držící kovovou desku, jejíž druhý konec, který je umístěn nad plamenem svíčky, s časem se může cítit bolest a pálení, a při dotyku železné Panhandle s vařící vodou mohou popálit.

Faktory vodivosti

Dobrá nebo špatná vodivost závisí na několika faktorech:

• Typ a kvalita materiálu, z něhož jsou předměty vyrobeny.
• Povrch dvou kontaktů.
• Teplotní rozdíl mezi oběma objekty.
• Tloušťka a velikost objektů.

Dle vztahu, je následující: rychlost přenosu tepla do objektu je rovna tepelné vodivosti materiálu, ze kterého je předmět vyroben, vynásobenému plochou povrchu v kontaktu vynásobeno teplotním rozdílem mezi dvěma objekty, a vydělí tloušťkou materiálu. Je to jednoduché.

Příklady vodivosti

Přímý přenos tepla z jednoho objektu na druhý se nazývá vodivost a látky, které vedou teplo, se nazývají vodiče. Některé materiály a látky se tomuto úkolu dobře nevyrovnají, nazývají se izolátory. Patří mezi ně dřevo, plast, sklolaminát a dokonce i vzduch. Jak je známo, izolátory ve skutečnosti nezastavují teplo, ale do určité míry zpomalují.

Konvekce

Tento druh přenosu tepla, jako je konvekce, se vyskytuje ve všech kapalinách a plynech. Takové příklady přenosu tepla naleznete v přírodě a v každodenním životě. Když je kapalina zahřátá, molekuly ve spodní části získají energii a začnou se rychleji pohybovat, což vede k poklesu hustoty. Teplé molekuly tekutiny se začnou pohybovat nahoru, zatímco chladič (hustší kapalina) začne klesat. Když se chladné molekuly dostanou do dna, opět získají svůj podíl energie a opět se usadí na vrchol. Cyklus pokračuje tak dlouho, dokud je v dolní části zdroj tepla.

Příklady přirozeně se vyskytujících přenosu tepla zahrnují následující: pomocí speciální hořák vybavený teplý vzduch, vyplňuje prostor balónku, může vyvolat celou strukturu při dostatečně větší výšce, je skutečnost, že teplý vzduch je lehčí než studený.

Radiace

Když sedíte před ohněm, ohříváte teplo, které z něj pochází. Stejná věc se děje, když položíte ruku na hořící žárovku, aniž byste se jí dotýkali. I vy budete cítit teplo. Největší příklady přenosu tepla v každodenním životě a přírodě vedou sluneční energie. Každý den teplo slunce prochází 146 miliony km prázdného prostoru přímo na Zemi. Toto je hnací síla všech forem a systémů života, které dnes na naší planetě existují. Bez této metody přenosu bychom byli ve velkých potížích a svět by nebyl stejný, jaký známe.

Radiace je přenos tepla elektromagnetickými vlnami, ať už jsou to radiové vlny, infračervené záření, rentgenové záření nebo dokonce viditelné světlo. Všechny objekty vyzařují a absorbují zářivou energii, včetně samotné osoby, ale ne všechny objekty a látky se s touto činností vyrovnávají stejně dobře. Příklady přenosu tepla v každodenním životě mohou být zvažovány pomocí konvenční antény. Pravidlo, co dobře vyzařuje, je také dobré a absorbuje. Co se týče Země, to vyžaduje energii ze slunce a pak ji dává zpět do vesmíru. Tato radiační energie se nazývá terestrické záření a to dělá život na planetě možným.

Příklady přenosu tepla v přírodě, životě, technologii

Přenos energie, zejména tepla, je základní oblastí výzkumu pro všechny inženýry. Radiace činí Zemi vhodnou pro bydlení a poskytuje obnovitelnou sluneční energii. Konvekce je základem mechaniky, která je zodpovědná za proudění vzduchu v budovách a výměnu vzduchu v domácnostech. Vodivost umožňuje ohřívat panvu, a to pouze tím, že ji umístíte na oheň.

Mnoho příkladů přenosu tepla ve strojírenství a přírodě jsou zřejmé a nacházejí se všude v našem světě. Prakticky všichni hrají velkou roli, zejména v oblasti strojírenství. Například při projektování větracího systému budovy, inženýři vypočítávají přenos tepla budovy v jeho blízkosti, stejně jako vnitřní přenos tepla. Kromě toho vybírají materiály, které minimalizují nebo maximalizují přenos tepla jednotlivými komponenty za účelem optimalizace účinnosti.

Odpařování

Když jsou atomy nebo molekuly kapaliny (například voda) vystaveny významnému objemu plynu, mají tendenci spontánně pronikat do plynného stavu nebo se odpařovat. Je to proto, že se molekuly neustále pohybují v různých směrech náhodnými rychlostmi a vzájemně se srazí. V průběhu těchto procesů někteří z nich dostávají kinetickou energii, která postačuje k odrazu zdroje vytápění.

Avšak ne všechny molekuly se mohou odpařit a stát se vodní párou. Vše závisí na teplotě. Takže voda ve sklenici se odpařuje pomaleji než v pánvi ohřáté na sporáku. Vroucí voda výrazně zvyšuje energii molekul, což zrychluje proces odpařování.

Základní pojmy

• Vodivost je přenos tepla přes hmotu s přímým kontaktem atomů nebo molekul.
• Konvekce je přenos tepla v důsledku cirkulace plynu (například vzduchu) nebo kapaliny (například vody).
• Radiace je rozdíl mezi absorbovaným a odraženým množstvím tepla. Tato schopnost silně závisí na barvě, černé předměty absorbují více tepla než světlé.
• Odpařování je proces, při kterém atomy nebo molekuly v kapalném stavu dostávají dostatek energie, aby se staly plynem nebo párou.
• Skleníkové plyny - Jedná se o plyny, které zachycují sluneční teplo v zemské atmosféře a vytvářejí skleníkový efekt. Existují dvě hlavní kategorie - vodní pára a oxid uhličitý.
• Obnovitelné zdroje energie - jsou bezhraničnými zdroji, které se doplňují rychle a přirozeně. Zde jsou příklady přenosu tepla v přírodě a technologii: větry a energie slunce.
• Tepelná vodivost je rychlost, při které materiál přenáší tepelnou energii sám.
• Tepelná rovnováha je stav, ve kterém jsou všechny části systému ve stejném teplotním režimu.

Aplikace v praxi

Mnoho příkladů přenosu tepla v přírodě a technologii (obrázky nahoře) naznačuje, že tyto procesy by měly být dobře studovány a slouženy prospěšné. Inženýři uplatňují své znalosti principů přenosu tepla, zkoumají nové technologie, které zahrnují využívání obnovitelných zdrojů a méně škodí životnímu prostředí. Klíčovým bodem je pochopení, že přenos energie otevírá nekonečné možnosti pro technické řešení, a to nejen.