Jaké jsou druhy přenosu tepla?

Přenos tepla v přírodě umožňuje vesmíru existovat ve formě, kterou jsme všichni zvyklíme. Je těžké říci, jak vypadá svět, proces přestupu tepla zmizí i na okamžik. Podívejme se blíže na to, jaké druhy přenosu tepla existují a co se tímto pojmem rozumí.

Podle obecně přijímané definice je přenos tepla fyzikálním procesem, při kterém je tepelná energie rozdělena jedním nebo druhým způsobem mezi několik těles s různým stupněm vytápění. Proces je ukončen vyrovnáním jejich teplot, nebo jinými slovy, termodynamická rovnováha.

Vypočteme, jaké jsou základní typy přenosu tepla: konvekce, tepelná vodivost, záření. Všechny ostatní možné odrůdy jsou kombinací dvou nebo více základních metod. Tento bod musí být vždy zohledněn.

Konvekce je všem známá od dětství. Velmi latinské slovo "convectio" znamená přenos. V důsledku toho dochází při konvekci k přenosu tepla proudy samotné látky. Je charakteristická pro plyny a kapaliny, i když se někdy vyskytuje v některých sypkých materiálech. Představme si horký letní den: nad povrchem ohřívané zeminy je nápadně lehký závoj - toto zkreslení je vysvětleno vzestupnými proudy vzduchu. Při setmění, při zahřátí slunečním světlem proces vyrovnání teplot povrchu země a vzduchu začíná: půda propojuje tepelnou energii s nižším vrstvy atmosféry (to je smíšený mechanismus přenosu tepla), které se zvedají a nahrazují chladnějšími vzdušnými hmotami. Zde je další příklad: vložte převíječ do nádoby s vodou a zapněte jej. Při pečlivém pozorování jsou viditelné pohyblivé proudy vody. Horké masy jsou vytlačovány ze zdroje tepla a na jejich místě jsou chladnější.

Co může být lepší než zajímavý rozhovor nad šálkem horkého čaje v chladném zimním večeru? Současně stačí na okamžik odvrátit pozornost a zaujmout špičku kovové lžičky, abyste rychle odtáhli ruku pryč, vyhýbat se spálení. Důvod je jednoduchý - některé typy přenosu tepla velmi rychle vyhřívají kovové lžíce na teplotu vody v pohárku. Mluvíme o vedení tepla. Situace, ve kterých se můžete setkat s tímto typem přenosu tepla, obrovské množství. Definujeme: tepelná vodivost je přenos tepelné energie z ohřáté části těla na chladnější část pomocí částic tvořících tělo (elektrony, atomy, molekuly). Zvláštním případem je přenos tepla mezi různými objekty v kontaktu. Různé materiály mají různou tepelnou vodivost. Takže pokud zahřejete jeden konec dřevěný bar, pak bude druhá studená. Ale pokud provedete takový experiment s kovovou tyčí, výsledek bude opak. Tento rozdíl je způsoben rozdílem ve vnitřní struktuře materiálů.

Vzhledem k typům přenosu tepla nesmíme zmínit přenos tepla zářením. Vytvoří zdroj tepla elektromagnetické oscilace s vlnovou délkou až 1000 μm (infračervená část spektra). Intenzita toku záření a teplota ohřátého tělesa jsou v přímém vztahu. Abychom pochopili, jak radiaci přenáší teplo, stačí provést malý experiment - zapálit oheň a umístit mezi sebou a ohněm průhledné sklo. Navzdory bariéře bude stále přenášet teplo. Nebo se podívejte na kočku, která v zimě leží na parapetu pod sluncem. Je to jednoduché - v těchto příkladech tepelná energie je přenášen radiací. Jedním ze znaků této metody přenosu tepla je nezávislost na médiích. Pokud během konvekce dochází k přenosu samotnou látkou (plynem), a pokud je vedením tepla - částečkami, pak záření nepotřebuje "prostředníky". Slunce tedy přenáší své teplo přes vakuum přesně radiací.