Lämmönsiirron ajaminen (esimerkkien kanssa)

Se Ajon lämmönsiirto Se koostuu kahden kappaleen välisestä energiavirtauksesta eri lämpötilassa, kun ne joutuvat kosketuksiin. Lämpö virtaa kuumimmasta kylmimpiin, kunnes molemmat ovat samassa lämpötilassa. Sitten sanotaan, että järjestelmä saavutti lämpötasapainon.

Se on usein kiinteiden aineiden lämmönsiirtomekanismi, vaikka se tapahtuu myös tähtien sisällä, jotka ovat normaalisti kaasumaisia. Edistyneiden tähtien ytimet niiden evoluutiossa ovat kuitenkin riittävän tiheitä, jotta tämä mekanismi olisi merkittävä.

[TOC]

Kalorin ajomekanismi

Lämmönsiirtoa tapahtuu energianvaihdon kautta molekyylien, atomien ja elektronien välillä. Vaikka vaihto tapahtuu, eniten energiapartikkelit antavat osan energiastaan ​​vähiten energialle niiden välillä tapahtuvien törmäysten kautta.

Lämpö siirretään ruoalla wokin ruokaan, myös välineiden mangot on suojattu eristävällä materiaalilla palovammojen välttämiseksi

Esimerkiksi kattilassa, joka tulee tuleen, kaikki materiaalin hiukkaset värähtelevät tietyllä amplitudilla. Liekki lämmittää lähempänä olevia, ja nämä alkavat värähtyä nopeammin, lisäämällä niiden värähtelyn leveyttä ja voittavaa energiaa.

Osa tästä energiasta siirretään naapurimolekyyleihin, mikä puolestaan ​​lisää niiden värähtelyn leveyttä ja myös energiaa asteittain.  Ja näistä hiukkasista, osa energiasta leviää hiukkasiin kauimpana liekistä.

Yksi palkin päistä lämmitetään ja energia siirretään molekyylien välillä, kunnes se saavuttaa toisen pään. Lähde: Wikimedia Commons.

Hiukkasten värähtelyn amplitudin lisääntyminen muuttuu lämpötilan nousuksi, joka voidaan tuntea kädelläsi, jos lähestyt tarpeeksi kattilan metallia, mukaan lukien kahva tai kahvat, joten ne ovat aina eristimen peittämiä, joten niin että niitä voidaan manipuloida polttamatta.

Voi palvella sinua: piilevä lämpö

Nyt ajoprosessin nopeus riippuu materiaalista, koska jotkut aineet johtavat paljon paremmin kuin toiset.

Tältä osin metallit ovat ehdottomasti erinomaisia ​​lämpö- ja sähköjohtimia. Ne ovat parempia kuin puu ja muovit, koska niiden atomeilla on ainakin yksi vapaa elektroni uloimmassa kerroksessa, jotka voivat liikkua materiaalin läpi ja kuljettaa energiaa mukanaan.

Mutta yllättäen, timantti on paras olemassa olevaa lämpökapellimestaista, vaikka hinnan vuoksi ei ole muuta vaihtoehtoa tyydyttää metalleja käytännön sovellusten suhteen.

Uudet tutkimukset osoittavat, että boori ja arseeniyhdiste on mahdollisesti yhtä hyvä kuin timantti lämmön tehokkaaseen ampumiseen.

Lämmön ajonopeus

Tarkastele leveää materiaalia ja sivuttaista arkki leveää materiaalia ja sivua. Vasen kasvot ovat kosketuksissa lämmönlähteen kanssa (punaisella) lämpötilassa t_h, Vaikka toinen kasvot ovat kylmemman esineen vieressä, lämpötila t_c.

Baari kahden lähdön keskellä eri lämpötiloissa. Lämpö virtaa molempien puolien välillä korkeimmasta lämpötilan lähteestä kylmimpiin. Lähde: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Lämpö, ​​joka virtaa kasvojen välillä, kuumimmasta puolesta kylmimpiin, aikana Δt. Kokeellisesti havaitaan, että valuuttakurssi tai nopeus, jonka kanssa lämmön virtaa kasvojen välillä, on verrannollinen:

-Kasvojen alue A.

-Lämpötilaero Δt niiden välillä.

Ja se on myös käänteisesti verrannollinen levyn paksuuteen. Matemaattisesti se ilmaistaan ​​seuraavasti:

Se voi palvella sinua: Kiinteä valtion teoria: Historia, selitys, uutiset

Suhteellisuusvakion kutsutaan lämmönjohtavuuteen k -k -, siksi:

Lämmönjohtavuus on materiaalin ominaisuus. Läsnä olevien yksiköiden osalta kansainvälisessä järjestelmässä, joka mitataan jouleissa (J), Δt sekunneissa (s), q/ ΔT pysyy j/ s, joka vastaa Watios (W). Tässä tapauksessa lämmönjohtavuusyksiköt ovat w/m ∙ ºC, jos lämpötila mitataan celsiusasteessa tai w/m ∙ k, kun käytetään absoluuttista asteikkoa Kelvinissä.

Hyvien lämpöjohtimien korkeat arvot ovat korkeat k -k -, korostamalla metalleja ja timanttia.

Koska q/ ΔT on voima, jos sitä merkitään p, se on:

Joidenkin materiaalien lämmönjohtavuus

Seuraavaksi joidenkin usein käytettyjen aineiden lämmönjohtavuus kansainvälisen järjestelmän yksiköissä, jos w/m ∙ K:

-Synteettinen timantti: 2000
-Hopea: 429
-Kulta: 317
-Kupari: 385
-Sinkki: 116
-Volframi: 174
-Ilma: 0.024

Ajon lämmönsiirto -esimerkit

Lämmönsiirron ajaminen on läsnä monilla arjen tavoilla:

Keittiövälineet

Ruukuilla, pannuilla ja yleensä metallista valmistetuilla keittoastialla on eristävä materiaali. Tämä vähentää polttojen riskiä manipuloidessaan niitä, kun ne ovat kosketuksissa liekin tai sisällön kanssa, on kuuma.

Metalli ja puu

Kun toisessa kädessä pidetään puuta. Metallit, kuten edellä selitetään, ovat hyviä lämmöntekijöitä, joten lämpö virtaa nopeammin kädestä metalliin kuin käsi puuhun.

Tällä tavalla kosketus metallin kanssa jäähtyy nopeammin niiden pitävien käden, ja näin ollen se tuntuu kylmemmiltä kuin puu, mikä ei ole niin hyvä kuljettaja.

Se voi palvella sinua: mikä on päästöpyyhe? (Esimerkkejä)

Huovat ja kannet

Uudet kannet tuntuvat lämmittävemmältä kuin käytetyt kannet, ja siksi, että uusilla on enemmän ilmaa kuitujen ja huokosten sisällä. Mitä enemmän ilmaa sisäpuolella, sitä parempi peittokyky toimii, koska ilma on erittäin hyvä lämpöeriste.

Riisua taloihin

Monissa osissa maailmaa, joissa talvella on hyvin kylmää, talot on suojattu lämpöeristävällä materiaalilla, niin että sisätilat ovat mukavampia.

Esimerkiksi on lasikuitu, joka sisältää ilmatilat, jotka toimivat lämpöeristimenä, estäen lämmön poistumista.

Lämpöpumput

Lämpöpumput Uuteta lämmön koneista, jotka ajavat lämpöä metallikanavien läpi, ylikuumentuneista osista kylmempiin alueisiin.

Lämpö laajeneminen metallissa

Kun metallista objektia lämmitetään, aineosan hiukkaset värähtelevät suuremmalla amplitudilla ja seurauksena on, että esineen mitat kasvavat.

Eristävät materiaalisäiliöt

Astiat, joiden tarkoituksena on pitää ruokaa hyvässä kunnossa pidempään, on valmistettu eristävästä materiaalista, jotta ulkopuolelta oleva lämpö ei hajoa ruokaa.

Liikuntaa

Kuparilohkon poikkileikkauksella on 20 cm: n alue² ja 50 cm pituus. Yksi sivuista on 0º C: ssa ja toinen 100 ° C: ssa. Laske nopeus, jolle lämmön siirretään.

Ratkaisu

Aikaisemmin vähennettyä yhtälöä käytetään:

Kuljettajan luettelosta kupari on K = 400 W/m ∙ K, ja vaikka lauseessa annetut lämpötilat ovat celsiusasteissa, AT -aika on sama molemmilla asteikoilla:

ΔT = 100 K

Pituus on l = 50 cm = 0.5m ja alue on A = 20 cm² = 0.002 m², Yhtälön arvojen korvaaminen on edelleen:

 Viitteet

1. Giambattista, a. 2010. Fysiikka. Toinen. Ed. McGraw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Käsitteellinen fysiikka. Viides. Ed. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Osa 1. Pearson.
5. Serway, R., Jewett, J. 2008. Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen.
6. Tippens, P. 2011. Fysiikka: Käsitteet ja sovellukset. 7. painos. McGraw Hill.