22.10.16 15:50:35

Arten der Wärmeübertragung

Physik Klasse 8

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WÄRMELEITFÄHIGKEIT

Energieübertragung von stärker erhitzten Körperteilen zu weniger erhitzten durch thermische Bewegung und Wechselwirkung von Mikropartikeln (Atome, Moleküle, Ionen usw.), was zum Ausgleich der Körpertemperatur führt.

Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit

Kupferstahl

WÄRMELEITFÄHIGKEIT IM HAUSHALT

Gute Wärmeleitfähigkeit

Schlechte Wärmeleitfähigkeit

KONVEKTION

es ist die Übertragung von Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen. Bei der Konvektion wird Materie übertragen.

KONVEKTION KANN SEIN:

NATÜRLICH

KÜNSTLICH

(GEZWUNGEN)

Konvektion zu Hause

Hausheizung

Kühlgehäuse

Und bei Wärmeleitung und Konvektion ist eine der Bedingungen für die Energieübertragung das Vorhandensein von Materie. Aber wie wird die Wärme der Sonne auf uns auf der Erde übertragen, denn der Weltraum ist ein Vakuum, d.h. es gibt keine Substanz, oder es ist in sehr spärlich Zustand?

Daher gibt es eine andere Möglichkeit, Energie zu übertragen

STRAHLUNG

Strahlung ist der Vorgang der Emission und Ausbreitung von Energie in Form von Wellen und Teilchen.

Alle Körper um uns herum strahlen bis zu einem gewissen Grad Wärme aus.

Sonnenlicht

Nachtsichtgerät erfasst die schwächste Wärmestrahlung und wandelt sie in ein Bild um

Helle (Spiegel-)Flächen - Wärmestrahlung reflektieren

Auf diese Weise können Wärmeverluste reduziert oder Wärme gezielt an Richtiger Ort

Dunkle Oberflächen absorbieren Wärmestrahlung

Ein Sonnenkollektor ist ein Gerät zum Sammeln von solarthermischer Energie (Solaranlage), das von sichtbarem Licht und naher Infrarotstrahlung getragen wird. Im Gegensatz zu Solarplatten Strom direkt erzeugen, Solarkollektor Erhitzung des Wärmeträgermaterials.

• Warum werden schön gestaltete Heizkörper nicht in der Nähe der Decke im Raum platziert?
• Warum tragen wir an einem heißen sonnigen Sommertag leichte und leichte Kleidung, bedecken unseren Kopf mit einem leichten Hut, Panamahut usw.?
• Warum fühlt sich eine Schere kälter an als ein Bleistift?

 Theorie: Wärmeleitfähigkeit ist das Phänomen der Übertragung von innerer Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen während ihres direkten Kontakts.
Je dichter die Moleküle beieinander liegen, desto besser ist die Wärmeleitfähigkeit des Körpers (Die Wärmeleitfähigkeit ist abhängig von spezifische Wärme Karosserie)
Stellen Sie sich ein Experiment vor, bei dem Nelken mit Wachs an einem Metallstab befestigt werden. An einem Ende wurde eine Spirituslampe an die Stange gebracht, Hitze breitet sich mit der Zeit entlang der Stange aus, das Wachs schmilzt und die Nelken fallen. Dies liegt daran, dass sich die Moleküle beim Erhitzen schneller zu bewegen beginnen. Die Flamme der Alkohollampe erhitzt ein Ende des Stabes, die Moleküle von diesem Ende beginnen schneller zu schwingen, kollidieren mit benachbarten Molekülen und übertragen einen Teil ihrer Energie auf diese, sodass die innere Energie von einem Teil zum anderen übertragen wird.

Konvektion ist die Übertragung von innerer Energie mit Flüssigkeits- oder Gasschichten. Konvektion in Feststoffen ist unmöglich.
Strahlung ist die Übertragung von innerer Energie durch Strahlen (elektromagnetische Strahlung).

Übung:

Lösung:
Antworten: 2.
1) Ein Tourist hat bei ruhigem Wetter an einer Haltestelle ein Feuer entzündet. In einiger Entfernung vom Feuer wird dem Touristen warm. Auf welche Weise findet hauptsächlich die Wärmeübertragung vom Feuer auf den Touristen statt?
1) durch Wärmeleitung
2) durch Konvektion
3) durch Strahlung
4) durch Wärmeleitung und Konvektion
Lösung (Danke an Alena): durch Strahlung. Da die Energie in diesem Fall nicht durch Wärmeleitfähigkeit übertragen wurde, weil Luft zwischen der Person und dem Feuer war - ein schlechter Wärmeleiter. Auch hier kann keine Konvektion beobachtet werden, da sich das Feuer in der Nähe einer Person befand und nicht unter ihr, daher erfolgt in diesem Fall die Energieübertragung durch Strahlung.
Antworten: 3
Übung: Welcher der Stoffe hat unter Normalbedingungen die beste Wärmeleitfähigkeit?
1) Wasser 2) Stahl 3) Holz 4) Luft
Lösung: Luft hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, da der Abstand zwischen den Molekülen groß ist. Stahl hat die kleinste Wärmekapazität.
Antworten: 2.
Oge-Zuordnung in Physik (fipi): 1) Der Lehrer führte das folgende Experiment durch. Zwei gleich große Stäbe (der kupferne befindet sich links und der stählerne rechts) mit daran mit Paraffin befestigten Nägeln wurden von der Spitze her mit einer Alkohollampe erhitzt (siehe Abbildung). Beim Erhitzen schmilzt das Paraffin und die Nelken fallen.


Wählen Sie aus der bereitgestellten Liste zwei Aussagen aus, die den Ergebnissen der experimentellen Beobachtungen entsprechen. Geben Sie ihre Nummern an.
1) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Strahlung.
2) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Konvektion.
3) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung.
4) Die Dichte von Kupfer ist geringer als die von Stahl.
5) Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist größer als die Wärmeleitfähigkeit von Stahl
Lösung: Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung, innere Energie wird von einem Teil des Stabes auf einen anderen übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist größer als die Wärmeleitfähigkeit von Stahl, da sich Kupfer schneller erwärmt.
Antworten: 35

Oge-Aufgabe in Physik (fipi): Zwei identische Eisblöcke wurden aus dem Frost in einen warmen Raum gebracht. Der erste Block war in einen Wollschal gewickelt, der zweite offen gelassen. Welche Bar wird schneller heiß? Erkläre die Antwort.
Lösung: Die zweite Bar heizt sich schneller auf, der Wollschal verhindert die Übertragung der inneren Energie aus dem Raum auf die Bar. Wolle leitet die Wärme nicht gut, sie hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, wodurch sich der Eisblock langsamer erwärmt.

Oge-Aufgabe in Physik (fipi): Welche Farbe des heißen Wasserkochers - schwarz oder weiß - kühlt schneller ab, wenn alle anderen Dinge gleich sind, und warum?
1) weiß, da es Wärmestrahlung stärker absorbiert
2) weiß, da die Wärmestrahlung intensiver ist
3) schwarz, da es Wärmestrahlung stärker absorbiert
4) schwarz, da die Wärmestrahlung intensiver ist
Lösung: Schwarze Körper absorbieren Wärmestrahlung besser, zum Beispiel in der Sonne, Wasser in einem schwarzen Tank erwärmt sich schneller als in einem weißen. Fair und umgekehrter Prozess, schwarzer Körper kühlt schneller ab.
Antworten: 4

Oge-Aufgabe in Physik (fipi): In Feststoffen kann die Wärmeübertragung erfolgen durch
1) Wärmeleitfähigkeit
2) Konvektion
3) Konvektion und Wärmeleitung
4) Strahlung und Konvektion
Lösung: Bei Feststoffen kann die Wärmeübertragung nur durch Wärmeleitung erfolgen. In einem Festkörper befinden sich die Moleküle in der Nähe der Gleichgewichtslage und können nur um sie herum schwingen, sodass keine Konvektion möglich ist.
Antworten: 1

Oge-Aufgabe in Physik (fipi): Welcher Becher – Metall oder Keramik – ist es einfacher, heißen Tee zu trinken, ohne sich die Lippen zu verbrennen? Erkläre warum.
Lösung: Die Wärmeleitfähigkeit des Metallbechers ist höher und die Wärme des heißen Tees wird schneller auf die Lippen übertragen und verbrennt stärker.

Wärmeübertragung- Dies ist eine Möglichkeit, die innere Energie des Körpers zu ändern, wenn Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen übertragen wird, ohne Arbeit zu verrichten. Es gibt folgende Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Strahlung.

Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit Ist der Prozess der Energieübertragung von einem Körper auf einen anderen oder von einem Körperteil auf einen anderen aufgrund der thermischen Bewegung von Partikeln. Es ist wichtig, dass bei der Wärmeleitfähigkeit keine Bewegung von Materie stattfindet, Energie von einem Körper auf einen anderen oder von einem Körperteil auf einen anderen übertragen wird.

Unterschiedliche Stoffe haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten. Wenn Sie ein Stück Eis auf den Boden eines mit Wasser gefüllten Reagenzglases legen und dessen oberes Ende über die Flamme einer Alkohollampe legen, dann kocht das Wasser im oberen Teil des Reagenzglases nach einer Weile und das Eis wird nicht schmelzen. Folglich hat Wasser wie alle Flüssigkeiten eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.

Gase besitzen eine noch schlechtere Wärmeleitfähigkeit. Nehmen Sie ein Reagenzglas, das nur Luft enthält, und stellen Sie es über die Flamme einer Alkohollampe. Ein Finger, der in ein Reagenzglas gelegt wird, spürt keine Hitze. Folglich haben Luft und andere Gase eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.

Metalle sind gute Wärmeleiter und sehr verdünnte Gase sind die schlechtesten. Dies liegt an den Besonderheiten ihrer Struktur. Gasmoleküle befinden sich in größeren Abständen als die Moleküle von Festkörpern und kollidieren viel seltener. Daher ist die Energieübertragung von einem Molekül auf ein anderes in Gasen nicht so intensiv wie in Festkörpern. Die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit nimmt eine Zwischenstellung zwischen der Wärmeleitfähigkeit von Gasen und Feststoffen ein.

Konvektion

Gase und Flüssigkeiten leiten die Wärme bekanntlich schlecht. Gleichzeitig wird die Luft aus den Dampfheizbatterien erwärmt. Dies ist auf eine Art von Wärmeleitung zurückzuführen, die als Konvektion bezeichnet wird.

Wird ein Drehteller aus Papier über eine Wärmequelle gelegt, beginnt sich der Drehteller zu drehen. Dies geschieht, weil die erwärmten, weniger dichten Luftschichten unter der Wirkung der Auftriebskraft nach oben steigen und die kälteren nach unten ziehen und ihren Platz einnehmen, was zur Rotation des Drehtellers führt.

Konvektion- die Art der Wärmeübertragung, bei der Energie durch Flüssigkeits- oder Gasschichten übertragen wird. Konvektion ist mit der Übertragung von Stoffen verbunden, kann also nur in Flüssigkeiten und Gasen stattfinden; Konvektion tritt in Feststoffen nicht auf.

Strahlung

Die dritte Art der Wärmeübertragung - Strahlung... Wenn Sie Ihre Hand an die Spirale eines an das Netz angeschlossenen Elektroherds halten, zu einem brennenden die Glühbirne, an einem beheizten Bügeleisen, an einem Heizkörper usw. ist die Wärme deutlich zu spüren.

Experimente zeigen auch, dass schwarze Körper Energie gut absorbieren und emittieren können, während weiße oder glänzende Körper sie emittieren und schlecht absorbieren. Sie reflektieren Energie gut. Daher ist es verständlich, warum sie im Sommer leichte Kleidung tragen, warum sie zu Hause im Süden lieber malen weiße Farbe.

Energie wird durch Strahlung von der Sonne auf die Erde übertragen. Da der Raum zwischen Sonne und Erde ein Vakuum ist (die Höhe der Erdatmosphäre ist viel geringer als der Abstand von ihr zur Sonne), kann Energie weder durch Konvektion noch durch Wärmeleitung übertragen werden. Damit die Energieübertragung durch Strahlung keine Anwesenheit eines Mediums erfordert, kann diese Wärmeübertragung im Vakuum durchgeführt werden.

In der Natur gibt es drei Arten der Wärmeübertragung: 1) Wärmeleitfähigkeit, 2) Konvektion, 3) Strahlung.

Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit ist die Übertragung von Wärme von einem Körper auf einen anderen, wenn sie sich berühren, oder von einem wärmeren Körperteil auf einen kalten.

Unterschiedliche Stoffe haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten. Alle Metalle haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Gase haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit, Vakuum hat keine Wärmeleitfähigkeit (im Vakuum gibt es keine Partikel, die eine Wärmeleitfähigkeit bewirken würden).

Stoffe, die Wärme schlecht leiten, werden als Wärmeisolatoren bezeichnet.

Künstlich erzeugte Wärmeisolatoren sind Steinwolle, Schaumkunststoff, Schaumgummi, Cermets (verwendet bei der Herstellung von Raumfahrzeugen).

Konvektion

Die Ausbreitung von Wärme durch bewegte Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen wird als Konvektion bezeichnet.

Bei der Konvektion wird die Wärme durch den Stoff selbst übertragen. Konvektion wird nur in Flüssigkeiten und Gasen beobachtet.

Wärmestrahlung

Die Wärmeübertragung von einem warmen Körper durch Infrarotstrahlen wird als Wärmestrahlung bezeichnet.

Wärmestrahlung ist die einzige Art der Wärmeübertragung, die im Vakuum stattfinden kann. Je höher die Temperatur, desto stärker die Wärmestrahlung. Wärmestrahlung wird beispielsweise von Menschen, Tieren, der Erde, der Sonne, einem Herd, einem Feuer erzeugt. Infrarotstrahlung kann mit einem Thermographen (Wärmebildkamera) abgebildet oder gemessen werden.

	Infrarot-Wärmekameras erkennen unsichtbare Infrarot- oder Wärmestrahlung und liefern genaue berührungslose Temperaturmessungen.Infrarot-Thermografie ermöglicht die vollständige Visualisierung der Wärmestrahlung. Die Abbildung zeigt Infrarotstrahlung von der Handfläche einer Person.
	............................................................................. Bei einer thermografischen Vermessung von Gebäuden und Bauwerken ist es möglich, Bauwerksstandorte mit erhöhter Wärmedurchlässigkeit zu erkennen, die Qualität der Fugen verschiedener Bauwerke zu überprüfen und Orte mit erhöhtem Luftaustausch zu finden.

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Beispiele für 15-20 thermische Phänomene mit Angabe von welchem ​​(Strahlung; Konvektion; Wärmeübertragung)

Erhitzen und Abkühlen, Verdampfen und Sieden, Schmelzen und Erstarren, Kondensation sind Beispiele für thermische Phänomene.

Die wichtigste Wärmequelle auf der Erde ist die Sonne. Darüber hinaus nutzen die Menschen jedoch viele künstliche Wärmequellen: ein Feuer, einen Ofen, eine Warmwasserbereitung, Gas- und Elektroheizungen usw.

Die Frage, was Wärme ist, konnte nicht sofort beantwortet werden. Erst im 18. Jahrhundert wurde klar, dass alle Körper aus Molekülen bestehen, dass sich Moleküle bewegen und miteinander interagieren. Dann erkannten die Wissenschaftler, dass Wärme mit der Bewegungsgeschwindigkeit von Molekülen zusammenhängt. Wenn Körper erhitzt werden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Moleküle, und wenn sie abgekühlt werden, nimmt sie ab.

Sie wissen, wenn Sie einen kalten Löffel in heißen Tee stecken, wird dieser nach einer Weile heiß. Gleichzeitig gibt der Tee einen Teil seiner Wärme nicht nur an den Löffel, sondern auch an die Umgebungsluft ab. Aus dem Beispiel wird deutlich, dass Wärme von einem wärmeren Körper auf einen weniger erwärmten Körper übertragen werden kann. Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung - Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung.

Das Erhitzen eines Löffels in heißem Tee ist ein Beispiel für die Wärmeleitfähigkeit. Alle Metalle haben eine gute Wärmeleitfähigkeit.

In Flüssigkeiten und Gasen wird Wärme durch Konvektion übertragen. Wenn wir Wasser in einem Topf oder Wasserkocher erhitzen, erwärmen sich zuerst die unteren Wasserschichten, sie werden leichter und rauschen nach oben und weichen kaltem Wasser. Bei eingeschalteter Heizung entsteht im Raum Konvektion. Heiße Luft aus der Batterie steigt auf und kalte Luft sinkt ab. Aber weder Wärmeleitung noch Konvektion können erklären, wie beispielsweise die von uns entfernte Sonne die Erde erwärmt. In diesem Fall wird Wärme durch Strahlung (Wärmestrahlen) durch den luftlosen Raum übertragen.

Zur Messung der Temperatur wird ein Thermometer verwendet. Sie verwenden normalerweise Raum- oder medizinische Thermometer.

Wenn sie von Celsius-Temperatur sprechen, meinen sie eine Temperaturskala, in der 0 ° C dem Gefrierpunkt von Wasser und 100 ° C dem Siedepunkt entsprechen.

Einige Länder (USA, UK) verwenden die Fahrenheit-Skala. Darin entsprechen 212 ° F 100 ° C. Die Umrechnung der Temperatur von einer Skala in eine andere ist nicht ganz einfach, aber bei Bedarf kann es jeder selbst tun. Um von Celsius in Fahrenheit umzurechnen, multiplizieren Sie Celsius mit 9, dividieren durch 5 und addieren 32. Um das Gegenteil zu tun, subtrahieren Sie 32 von Fahrenheit, multiplizieren Sie den Rest mit 5 und dividieren Sie durch 9.

In der Physik und Astrophysik wird häufig eine andere Skala verwendet - die Kelvin-Skala. Darin die meisten niedrige Temperatur in der Natur (absolut Null). Sie entspricht -273 °C. Die Maßeinheit in dieser Skala ist Kelvin (K). Um die Temperatur von Celsius in Temperatur in Kelvin umzurechnen, addieren Sie 273 zu Grad Celsius. Zum Beispiel 100 ° C in Celsius und 373 K in Kelvin. Für die umgekehrte Übersetzung subtrahieren Sie 273. 0 K ist beispielsweise -273 ° C .

Es ist nützlich zu wissen, dass die Temperatur auf der Oberfläche der Sonne 6.000 K beträgt und im Inneren 15.000.000 K. Die Temperatur in Weltraum fern von Sternen ist nahe dem absoluten Nullpunkt.

Wir denken, dass Sie nicht davon überzeugt sein müssen, wie wichtig thermische Phänomene sind. Das Wissen über sie hilft Menschen, Heizungen für Häuser, Wärmekraftmaschinen (Motoren) Verbrennungs, Dampfturbinen, Düsentriebwerke usw.), das Wetter vorhersagen, Metall schmelzen, wärmedämmende und hitzebeständige Materialien herstellen, die überall zum Einsatz kommen – vom Hausbau bis zum Raumschiff.

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Unterrichtszusammenfassung für Klasse 8 "Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung"

Hier können Sie die Zusammenfassung der Unterrichtseinheit für die 8. Klasse "Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung" für das Fach Physik herunterladen. Dieses Dokument wird Ihnen helfen, qualitativ hochwertiges Unterrichtsmaterial zu erstellen.

Fach: Physik und Astronomie

Klasse: 8 rus

Unterrichtsart: Kombiniert

Der Zweck des Unterrichts:

Technische Mittel Ausbildung: __________________________________________________

_______________________________________________________________________

Unterrichtsstruktur

1. Organisation des Unterrichts (2 Min.)

Grüße an die Schüler

2. Hausaufgabenfrage (15 min) Thema: Innere Energie. Möglichkeiten, die innere Energie zu ändern.

3. Erläuterung des neuen Materials. (15 Minuten)

Diese Arten der Wärmeübertragung haben ihre eigenen Eigenschaften, jedoch geht die Wärmeübertragung bei jeder von ihnen immer in eine Richtung: von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten. In diesem Fall nimmt die innere Energie eines wärmeren Körpers ab und die eines kälteren zu.

Das Phänomen der Energieübertragung von einem stärker erhitzten Körperteil zu einem weniger erhitzten Körper oder von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten Körper durch direkten Kontakt oder Zwischenkörper wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

In einem Festkörper befinden sich Teilchen ständig in oszillatorischer Bewegung, ändern jedoch ihren Gleichgewichtszustand nicht. Mit steigender Körpertemperatur beginnen die Moleküle bei Erwärmung stärker zu vibrieren, da ihre kinetische Energie zunimmt. Ein Teil dieser erhöhten Energie wird allmählich von einem Teilchen auf ein anderes übertragen, d.h. von einem Körperteil zu benachbarten Körperteilen usw. Aber nicht alle Festkörper übertragen Energie gleich. Darunter sind die sogenannten Isolatoren, bei denen der Mechanismus der Wärmeleitung eher langsam abläuft. Dazu gehören Asbest, Pappe, Papier, Filz, Nranit, Holz, Glas und eine Reihe anderer Feststoffe. Medb, Silber haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Sie sind gute Wärmeleiter.

Die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten ist gering. Wenn eine Flüssigkeit erhitzt wird, wird bei Kollisionen von Molekülen und teilweise aufgrund von Diffusion innere Energie von einem stärker erhitzten Bereich zu einem weniger erhitzten Bereich übertragen: schnellere Moleküle dringen in einen weniger erhitzten Bereich ein.

In Gasen, insbesondere in verdünnten, sind die Moleküle ausreichend weit voneinander entfernt, sodass ihre Wärmeleitfähigkeit noch geringer ist als die von Flüssigkeiten.

Der perfekte Isolator ist Vakuum, da es keine Partikel enthält, um innere Energie zu übertragen.

Je nach innerem Zustand ist die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich.

Es ist bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser gering ist und wenn die obere Wasserschicht erhitzt wird, bleibt die untere Schicht kalt. Luft leitet Wärme noch schlechter als Wasser.

Konvektion ist ein Wärmeübertragungsprozess, bei dem Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen transportiert wird. Konvektion ist lateinisch für "Rühren". Konvektion findet in Feststoffen nicht statt und findet im Vakuum nicht statt.

Die im Alltag und in der Technik weit verbreitete Kovektion ist natürlich oder kostenlos.

Ein Kühlkörper ist ein Gerät, das ein flacher zylindrischer Metallbehälter ist, dessen eine Seite schwarz und die andere glänzend ist. Darin befindet sich Luft, die sich bei Erwärmung ausdehnen und durch das Loch austreten kann.

Absorption ist der Prozess der Umwandlung von Strahlungsenergie in die innere Energie des Körpers.

Die schwarze Oberfläche ist der beste Emitter und der beste Absorber, gefolgt von rauen, weißen und polierten Oberflächen.

4. Verstärkung: (10 min) Selbstprüfungsfragen, Aufgaben und Übungen

Aufgaben: 1) Vergleich der Wärmeleitfähigkeit von Metall und Glas, Wasser und Luft, 2) Beobachtung der Konvektion in einem Wohnzimmer.

6. Bewertung der Kenntnisse der Studierenden (1 Min.)

Hauptliteratur: Physik und Astronomie Grad 8

Weiterführende Literatur: ND Bytko "Physik" Teil 1 und 2

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Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung, Klasse 8

Hier können Sie Wärmeleitfähigkeit herunterladen. Konvektion. Strahlung, 8. Klasse für das Fach: Physik. Dieses Dokument wird Ihnen helfen, qualitativ hochwertiges Unterrichtsmaterial vorzubereiten.

Zusammenfassung des Physikunterrichts in der 8. Klasse

Koshikova Victoria Alexandrowna,

Physik Lehrer

MBOU SOSH Nr. 47 der Stadt Belgorod, Region Belgorod

Unterrichtsthema: „Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung".

Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung

Der Zweck der Lektion: Aktivitäten zur Wahrnehmung, zum Verständnis und zum primären Auswendiglernen von neuem Wissen und Aktivitätsmethoden zu organisieren.

Während des Unterrichts

1. Organisatorische Phase

2. Hausaufgaben überprüfen

Testen (2 Optionen)

1. Temperatur ist eine physikalische Größe, die ...

a) ... die Fähigkeit der Körper, Arbeit zu verrichten.

b) ... verschiedene Zustände des Körpers.

c) ... den Grad der Körperwärme.

2. Welche Lufttemperatur wurde von dem in der Abbildung gezeigten Thermometer aufgezeichnet? Was ist der Fehler bei der Temperaturmessung damit?

a) 30,5°C; 0,5°C. b) 32 °C; 0,5°C.

c) 32 °C; 1°C. d) 30 °C; 1°C.

3. In einem Glas befindet sich warmes Wasser (Nr. 1), im anderen - heiß (Nr. 2), im dritten - kalt (Nr. 3). In welcher davon ist die Wassertemperatur am höchsten, in welcher - bewegen sich die Wassermoleküle mit der niedrigsten Geschwindigkeit?

a) Nr. 2; Nr. 3. b) Nr. 3; Nr. 2. c) Nr. 1; Nr. 3. d) Nr. 2; # 1

4. Welche der aufgeführten Phänomene sind thermisch?

a) Löffel fällt auf den Boden. b) Aufwärmen der Suppe auf dem Herd.

c) Schneeschmelze in der Sonne. d) Schwimmen im Pool.

5. Welche Moleküle des Körpers sind an der thermischen Bewegung beteiligt? Bei welcher Temperatur?

a) Befindet sich auf der Körperoberfläche; bei Zimmertemperatur.

b) Alle Moleküle; bei jeder Temperatur,

c) Befindet sich im Inneren des Körpers; bei jeder Temperatur.

d) Alle Moleküle; bei hohe Temperatur.

6. Im Raum in den gleichen Gefäßen unter dem Kolben befinden sich gleiche Massen an Kohlendioxid. In welchem ​​Gefäß ist das Gas an den in der Abbildung gezeigten Positionen der Kolben am energiereichsten?

7. In welchem ​​der folgenden Fälle verändert sich die innere Energie des Körpers?

a) Ein Stein, der von einer Klippe fällt, fällt immer schneller.

b) Die Hanteln werden vom Boden gehoben und auf ein Regal gestellt.

c) Das Bügeleisen wurde eingeschaltet und die Kleidung wurde gebügelt.

d) Salz wurde aus dem Beutel in einen Salzstreuer gegossen.

8. Die Änderung der inneren Energie bei welchem ​​Körper tritt in diesen Situationen als Folge der Wärmeübertragung auf?

a) Erwärmen des Bohrers beim Bohren eines Bohrlochs.

b) Senken der Temperatur des Gases während seiner Expansion.

c) Kühlen einer Packung Öl im Kühlschrank,

d) Erhitzen der Räder eines fahrenden Zuges.

Test zum Thema:

1. Temperatureinheit ...

a) ... Joule. b) ... Pascal. c) ... Watt. d) ... Grad Celsius.

2. Die Körpertemperatur hängt von ...

Und sein Interne Struktur... b) ... die Dichte seiner Substanz.

c) ... die Bewegungsgeschwindigkeit seiner Moleküle. d) ... die Anzahl der Moleküle darin.

3. Was ist der Unterschied zwischen den Molekülen des heißen Tees und den Molekülen des gleichen Tees, wenn er abgekühlt ist?

eine Größe. b) Die Bewegungsgeschwindigkeit.

c) Die Anzahl der Atome darin. d) Farbe.

4. Welche Bewegung wird Wärme genannt?

a) Die Bewegung des Körpers, bei der er sich erwärmt.

b) Die ständige chaotische Bewegung der Teilchen, aus denen der Körper besteht.

c) Bewegung von Molekülen im Körper bei hohen Temperaturen.

5. Innere Energie ist die Energie von Körperteilchen. Es besteht aus...

a) ... die kinetische Energie aller Moleküle.

b) ... potentielle Energie der Wechselwirkung von Molekülen.

c) ... kinetische und potentielle Energien aller Moleküle.

6. Welche Energie hat der von Meteorologen gestartete Ballon?

a) Kinetisch. b) Potenzial.

c) Intern. d) Alle diese Arten von Energie.

7. Auf welche Weise kann die innere Energie des Körpers verändert werden?

a) Indem Sie es in Bewegung setzen. b) Arbeiten mit dem Körper oder daran.

c) Anheben auf eine bestimmte Höhe. d) Durch Wärmeübertragung.

8. In welchem ​​Beispiel ändert sich die innere Energie des Körpers als Ergebnis des Engagements mechanische Arbeit?

a) Ein Teelöffel wird in ein Glas getaucht mit heißes Wasser.

b) Beim plötzlichen Abbremsen des Lkw kam ein Brandgeruch aus den Bremsen.

c) Wasser kocht im Wasserkocher.

d) Eine Person wärmt gefrorene Hände, indem sie sie zu drückt warmer Heizkörper.

"Thermische Bewegung. Temperatur. Innere Energie"

"Thermische Bewegung. Temperatur. Innere Energie"

3. Aktualisierung der Facherfahrung der Studierenden

Innere Energie

Möglichkeiten zur Steigerung der inneren Energie

Wärmeübertragung

Arten der Wärmeübertragung

4. Neues Wissen und Vorgehensweisen erlernen

1. Wärmeleitfähigkeit - das Phänomen der Übertragung von innerer Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen während ihres direkten Kontakts.

Abb. 7.8 (Lehrbuch Peryshkin)

In Flüssigkeiten und Gasen ist die Wärmeleitfähigkeit gering, weil der Abstand zwischen den Molekülen ist größer als der von Festkörpern.

Eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen: Wolle, Haare, Papier, Vogelfedern, Kork, Vakuum.

2. Konvektion ist die Übertragung von Energie durch Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen.

Damit in Gasen und Flüssigkeiten Konvektion stattfinden kann, müssen diese von unten beheizt werden.

3. Strahlung - die Übertragung von Energie durch verschiedene Strahlen, dh. in Form von elektromagnetischen Wellen.

5. Erste Überprüfung des Verständnisses des Gelernten

6. Festigung des Gelernten

Arbeit an der Problemsammlung Lukaschik Nr. 945-955

7. Ergebnisse, Hausaufgaben

S. 4-6, Übung 1-3

8. Reflexion

Liste der verwendeten Literatur

1. Peryshkin A. V. Physik. 8. Klasse. - M.: Trappe, 2009.

2. Gromov S.V., Rodina N.A. Physik. Klasse 9 - M.: Bildung, 2002.

3. Chebotareva V.A. Physik-Tests. Klasse 8 - Prüfungsverlag, 2009.

4. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Sammlung von Problemen in der Physik 7-9 Klasse - M.: Education, 2008.

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Unterricht in Klasse 8 zum Thema "Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung"

Thema: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung.

Unterrichtsart: Kombiniert

Der Zweck des Unterrichts:

Pädagogisch: Einführung in das Konzept der Wärmeübertragung mit den Wärmeübertragungsarten Erklären Sie, dass die Wärmeübertragung bei jeder Wärmeübertragungsart immer in eine Richtung verläuft; dass je nach innerer Struktur die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich ist, dass eine schwarze Oberfläche der beste Strahler und der beste Energieabsorber ist.

Entwicklung: Entwicklung eines kognitiven Interesses am Thema.

Pädagogisch: Fördern Sie Verantwortungsbewusstsein, die Fähigkeit, Ihre Gedanken kompetent und klar auszudrücken, sich zu halten und im Team zu arbeiten

Interdisziplinäre Kommunikation: Chemie, Mathematik

Visuelle Hilfen: 21-30 Zahlen, Wärmeleitfähigkeitstabelle

Unterrichtsstruktur

1. Organisation des Unterrichts (2 Min.)

Grüße an die Schüler

Überprüfung der Anwesenheit der Schüler und der Unterrichtsbereitschaft für den Unterricht.

2. Hausaufgabenfrage (10 min) Thema: Innere Energie. Möglichkeiten, die innere Energie zu ändern.

3.Physisches Diktat (Gegenkontrolle) (5 min)

4. Erläuterung des neuen Materials. (15 Minuten)

Die Methode zur Änderung der inneren Energie, bei der die Teilchen eines stärker erhitzten Körpers mit größerer kinetischer Energie bei Kontakt mit einem weniger erhitzten Körper Energie direkt auf die Teilchen eines weniger erhitzten Körpers übertragen, wird als Wärmeübertragung bezeichnet. Es gibt drei Methoden der Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung.

Diese Arten der Wärmeübertragung haben ihre eigenen Eigenschaften, jedoch geht die Wärmeübertragung bei jeder von ihnen immer in eine Richtung: von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten. In diesem Fall nimmt die innere Energie eines wärmeren Körpers ab und die eines kälteren zu.

Das Phänomen der Energieübertragung von einem stärker erhitzten Körperteil zu einem weniger erhitzten Körper oder von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten Körper durch direkten Kontakt oder Zwischenkörper wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

In einem Festkörper befinden sich Teilchen ständig in oszillatorischer Bewegung, ändern jedoch ihren Gleichgewichtszustand nicht. Mit steigender Körpertemperatur beginnen die Moleküle bei Erwärmung stärker zu vibrieren, da ihre kinetische Energie zunimmt. Ein Teil dieser erhöhten Energie wird allmählich von einem Teilchen auf ein anderes übertragen, d.h. von einem Körperteil zu benachbarten Körperteilen usw. Aber nicht alle Festkörper übertragen Energie gleich. Darunter sind die sogenannten Isolatoren, bei denen der Mechanismus der Wärmeleitung eher langsam abläuft. Dazu gehören Asbest, Pappe, Papier, Filz, Granit, Holz, Glas und eine Reihe anderer Feststoffe. Kupfer und Silber haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Sie sind gute Wärmeleiter.

In Flüssigkeiten ist die Wärmeleitfähigkeit gering. Wenn eine Flüssigkeit erhitzt wird, wird bei Kollisionen von Molekülen und teilweise aufgrund von Diffusion innere Energie von einem stärker erhitzten Bereich zu einem weniger erhitzten Bereich übertragen: schnellere Moleküle dringen in einen weniger erhitzten Bereich ein.

In Gasen, insbesondere in verdünnten, sind die Moleküle ausreichend weit voneinander entfernt, daher ist ihre Wärmeleitfähigkeit noch geringer als die von Flüssigkeiten.

Der perfekte Isolator ist Vakuum, da es keine Partikel enthält, um innere Energie zu übertragen.

Je nach innerem Zustand ist die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich.

Die Wärmeleitfähigkeit hängt von der Art der Energieübertragung in einer Substanz ab und steht in keinem Zusammenhang mit der Bewegung der Substanz selbst im Körper.

Es ist bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser gering ist und wenn die obere Wasserschicht erhitzt wird, bleibt die untere Schicht kalt. Luft leitet Wärme noch schlechter als Wasser.

Konvektion ist ein Wärmeübertragungsprozess, bei dem Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen transportiert wird. Konvektion bedeutet aus dem Lateinischen übersetzt "mischen". Konvektion findet in Feststoffen nicht statt und findet im Vakuum nicht statt.

Konvektion, die im Alltag und in der Technik weit verbreitet ist, ist natürlich oder kostenlos.

Wenn Flüssigkeiten oder Gase zum gleichmäßigen Mischen mit einer Pumpe oder einem Mischer gerührt werden, spricht man von erzwungener Konvektion.

Ein Kühlkörper ist ein Gerät, das ein flacher zylindrischer Metallbehälter ist, dessen eine Seite schwarz und die andere glänzend ist. Darin befindet sich Luft, die sich bei Erwärmung ausdehnen und durch das Loch austreten kann.

In dem Fall, in dem Wärme von einem erhitzten Körper mit für das Auge unsichtbaren Wärmestrahlen auf einen Wärmeempfänger übertragen wird, wird die Art der Wärmeübertragung Strahlung oder Strahlungswärmeübertragung genannt.

Absorption ist der Prozess der Umwandlung von Strahlungsenergie in die innere Energie des Körpers.

Strahlung (oder Strahlungswärmeaustausch) ist der Prozess der Übertragung von Energie von einem Körper auf einen anderen mithilfe elektromagnetischer Wellen.

Je höher die Körpertemperatur, desto höher die Strahlungsintensität. Die Energieübertragung durch Strahlung erfordert kein Medium: Wärmestrahlen können sich auch durch ein Vakuum ausbreiten.

Die schwarze Oberfläche ist der beste Emitter und der beste Absorber, gefolgt von rauen, weißen und polierten Oberflächen.

Gute Energieabsorber sind gute Emitter und schlechte Absorber sind schlechte Energieemitter.

5. Verstärkung: (10 min) Selbstprüfungsfragen, Aufgaben und Übungen

7. Bewertung des Wissens der Studierenden (1 min). Betrachtung.

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Wärmeleitung durch Strahlung - Ein Handbuch für Chemiker 21

Durch Wärmeleitung, Strahlung und Konvektion kann Wärme von einem Raumteil in einen anderen übertragen werden. In der Praxis werden diese Arten der Wärmeübertragung sehr selten separat betrachtet (zB Konvektion geht mit Wärmeleitung und Strahlung einher). Oft überwiegt jedoch eine Art der Wärmeübertragung die anderen derart, dass ihr Einfluss vernachlässigt werden kann. Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, dass der Wärmedurchgang durch die Wände der Vorrichtung nur durch Wärmeleitung erfolgt. Auch bei der Erwärmung und Abkühlung von Feststoffen überwiegt die Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeübertragung kann durch Leitung, Konvektion oder Strahlung erfolgen. Wärmeleitfähigkeit ist der Prozess der Wärmeübertragung durch einen Feststoff, beispielsweise durch die Wand eines Kolbens. Konvektion ist dort möglich, wo die Partikel von Stoffen keine feste Position haben, also in Flüssigkeiten und Gasen. In diesem Fall wird die Wärme durch sich bewegende Partikel übertragen. Strahlung ist die Übertragung von Wärme durch Wärmestrahlen mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8-300 Mikrometer. Meistens erfolgt die Wärmeübertragung auf alle drei Arten gleichzeitig, wenn auch natürlich nicht gleichermaßen.

Die Dampfbildung an der Flüssigkeits-Dampf-Grenzfläche erfolgt aufgrund der Wärmezufuhr von der Heizfläche durch die Dampfschicht mittels Wärmeleitung und Strahlung.

Die Wechselwirkung von brennbaren Dämpfen mit Luftsauerstoff erfolgt in der Verbrennungszone, in die ständig brennbare Dämpfe und Luft einströmen müssen. Dies ist möglich, wenn die Flüssigkeit eine gewisse Wärmemenge erhält, die zum Verdampfen benötigt wird. Die Wärme beim Verbrennungsprozess kommt nur aus der Verbrennungszone (Flamme), wo sie kontinuierlich abgegeben wird. Durch Strahlung wird Wärme von der Verbrennungszone auf die Flüssigkeitsoberfläche übertragen. Eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ist unmöglich, da die Geschwindigkeit der Dampfbewegung von der Oberfläche / Flüssigkeit zur Verbrennungszone größer ist als die Wärmeübertragungsrate entlang dieser von der Verbrennungszone zur Flüssigkeit. Auch eine Wärmeübertragung durch Konvektion ist nicht möglich, aber wie eine Dampfströmung

Die Wärmeverteilung im Körper ist auf zwei Arten durch Wärmeleitung und Konvektion möglich. Bei der ersten Methode breitet sich Wärme aufgrund von Kollisionen von Molekülen aus, und die Moleküle des wärmeren Teils des Körpers, die im Durchschnitt eine große kinetische Energie haben, übertragen einen Teil davon auf benachbarte Moleküle. So kann sich Wärme in einem Körper auch ohne offensichtliche Bewegung seiner Teile ausbreiten, beispielsweise in einem Festkörper. In Flüssigkeiten und Gasen wird die Wärme neben der Wärmeleitfähigkeit meist auch durch Konvektion, also durch direkte Wärmeübertragung durch stärker erhitzte Flüssigkeitsmassen, die bei Bewegung die Plätze weniger erhitzter Massen einnehmen, verbreitet. Bei Gasen ist es auch möglich, dass sich Wärme durch Strahlung von einem Teil des Gases auf einen anderen ausbreitet.

Die Wärme von der Verbrennungszone an die Oberfläche der Ölabfälle wird hauptsächlich durch Strahlung übertragen. Es besteht keine Wärmeleitfähigkeit zur Verdampfungsschicht, da die Geschwindigkeit der Dampfbewegung von der Flüssigkeitsoberfläche zur Verbrennungszone größer ist als die Wärmeübertragungsrate von der Verbrennungszone auf die Flüssigkeit.

Eine Wärmeübertragung durch Konvektion von der Oberfläche eines Festkörpers auf eine Flüssigkeit (Gas) oder umgekehrt erfolgt, wenn Gas- oder Flüssigkeitspartikel ihren Ort relativ zu einer bestimmten Oberfläche ändern und gleichzeitig als Wärmeträger wirken. Die Bewegung solcher Teilchen wird entweder durch die Bewegung der gesamten Flüssigkeitsmasse (Gas) unter dem Einfluss äußerer Einflüsse (erzwungene Konvektion) verursacht oder ist eine Folge des Dichteunterschieds der Materie an verschiedenen Punkten im Raum, verursacht durch die ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Materiemasse (natürliche oder freie Konvektion). Konvektion geht immer mit Wärmeübertragung durch Wärmeleitung und Strahlung einher.

Erfolgt im Medium gleichzeitig eine Energieübertragung durch Strahlung und Wärmeleitfähigkeit, so ist der die Intensität dieser Übertragung an einem bestimmten Punkt charakterisierende Wert der Vektor Chx = Chl Ch, wobei

Bei der Betrachtung einer Reihe von angewandten Problemen ist es interessant, den Prozess der Wärmeübertragung in periodischen Medien mit Vakuumzwischenschichten oder Hohlräumen zu untersuchen, bei denen die Wärmeübertragung nur durch Strahlung erfolgt. In anderen Fällen sind diese Hohlräume mit Gas mit vernachlässigbarer Wärmeleitfähigkeit und Absorptionskoeffizienten gefüllt. In diesem Fall ist es oft möglich, die Anwesenheit von Gas zu vernachlässigen und diese Hohlräume als Vakuum zu betrachten. Strukturen und Materialien mit Zwischenschichten und Null

Schüttgüter mit geringer Schüttdichte, wie Pulver und Fasern, mit Gas gefüllt, wenn Luftdruck, werden zur Isolierung von Luftverflüssigern, Tanks für flüssigen Sauerstoff und Stickstoff, Gastrennkolonnen und anderen Geräten verwendet, deren Temperatur den Siedepunkt von flüssigem Stickstoff nicht unterschreitet. Bei solchen Isoliermaterialien kann das Verhältnis des Volumens des Gasraums zum Volumen des Feststoffs 10 bis 100 betragen. 5.53 zeigt die Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten einiger üblicher Schüttgüter. Die Wärmeleitfähigkeit der besten Beispiele dieser Materialien nähert sich der Wärmeleitfähigkeit von Luft an, was darauf hindeutet, dass die Luft, die den Raum zwischen den Partikeln einnimmt, den Großteil der Wärme trägt. Dies erklärt das Prinzip der gasgefüllten Isolierung, deren massives Material die Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion verhindert. Idealerweise ist die Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Feststoffs vernachlässigbar und die Wärme wird nur durch das Gas übertragen. Bei der tatsächlichen Isolierung geht ein Teil der Wärme direkt durch die Pulverpartikel oder Fasern, und die resultierende Wärmeleitfähigkeit ist normalerweise etwas höher als die des Gases. Die Ausnahme sind sehr feine Pulver, deren Abstände zwischen den Partikeln so klein sind, dass die mittlere freie Weglänge von Gasmolekülen größer ist als diese Abstände, die Wärmeleitfähigkeit des Gases nimmt dabei ab, wie mit abnehmendem Druck. So kann die Wärmeleitfähigkeit der Pulverisolation, auch wenn das Pulver mit einem Gas bei Atmosphärendruck gefüllt wird, kleiner als r sein als die Wärmeleitfähigkeit des Gases, das den Raum zwischen den Partikeln ausfüllt.

Bei gutem Vakuum ist der Wärmeübergang durch das Restgas vernachlässigbar. Daher wird bei der Gestaltung von Gefäßen versucht, den Wärmefluss durch die Trägerelemente und den Wärmeübergang durch Strahlung zu reduzieren. Der Wärmefluss durch isolierende Stützen wird durch Konstruktionsmerkmale bestimmt und mechanische Festigkeit Säulen gemeinsame Entscheidung diese Frage ist unmöglich. Wenn die Abmessungen des Gefäßes nicht begrenzt sind, kann durch Verlängern der Trägerlänge und Verwendung eines Materials mit geringer Wärmeleitfähigkeit eine sehr geringe Wärmezufuhr entlang der Träger bereitgestellt werden. Selbst in begrenzter Platz ein erfahrener Konstrukteur findet normalerweise einen Weg, den Wärmewiderstand der Stützen zu erhöhen. Im Gegensatz dazu hängt der Strahlungswärmeübergang schwach von der Dicke des Isolierraums ab, bei einer geringen Dicke des Vakuumraums werden seine Isoliereigenschaften aufgrund der Näherung sogar geringfügig verbessert

Die Wärmeübertragung durch eine Wand von einem wärmeren Kühlmittel zu einem anderen, kälteren Kühlmittel ist ein relativ komplexes Phänomen. Nehmen wir zum Beispiel ein Rohrbündel eines Verdampfers, das durch Rauchgase erhitzt wird, dann gibt es drei elementare Wärmeübertragungsmethoden, die als die wichtigsten angesehen werden. Die Wärme der Rauchgase wird durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung auf die Strahlrohre übertragen. Wärme wird durch die Wände der Rohre nur durch Wärmeleitung übertragen, und von Innenfläche Rohr- zu

Die Wärmeleitfähigkeit ist mit der Übertragung von Wärme durch die Bewegung und Kollision von Atomen und Molekülen verbunden, aus denen eine Substanz besteht. Es ist analog zum Diffusionsprozess, bei dem Material nach einem ähnlichen Mechanismus übertragen wird. Konvektion ist die Übertragung von Wärme durch die Bewegung großer Molekülaggregate, dh sie ähnelt im Wesentlichen dem Mischprozess. Es ist offensichtlich, dass die Wärmeübertragung durch Konvektion nur in Flüssigkeiten und Gasen erfolgen kann, während die Wärmeleitfähigkeit die Hauptart der Wärmeübertragung in Feststoffen ist. In Flüssigkeiten und Gasen wird neben der Konvektion auch die Wärmeleitfähigkeit beobachtet, jedoch ist der erste Prozess ein viel schnellerer Prozess und verdeckt den zweiten Prozess in der Regel vollständig. Sowohl Wärmeleitung als auch Konvektion erfordern eine materielle Umgebung und können nicht in einem vollständigen Vakuum auftreten. Dies unterstreicht den Hauptunterschied zwischen den beiden Prozessen und dem Strahlungsprozess, der am besten im Leeren abläuft. Präziser Prozess, durch die die Energieübertragung durch Strahlung durch den leeren Raum erfolgt, wurde noch nicht festgestellt, aber für unsere Zwecke wird es zweckmäßig sein, sie als durch Wellenbewegung in einem rein hypothetischen Medium (Äther) geschehen zu betrachten. Es wird angenommen, dass die innere Energie einer Substanz auf die Wellenbewegung des Äthers übertragen wird, diese Bewegung sich in alle Richtungen ausbreitet, und wenn die Welle mit der Substanz kollidiert, kann Energie übertragen, reflektiert oder absorbiert werden. Wenn es absorbiert wird, kann es die innere Energie des Körpers auf drei Arten erhöhen 1) durch eine chemische Reaktion,

Bei solchen Hochtemperaturprozessen wie Glasschmelzen, Ziegelfeuern, Aluminiumschmelzen usw., bei denen die Temperatur der Abgase zwangsläufig hoch ist, nimmt der Anteil der Nutzwärme des Brennstoffs an der Gesamtwärmebilanz der Verbrennung einen geringen Anteil ein (im vorherigen Beispiel - 36%, ohne Verluste durch Strahlung von den Wänden des Ofens). Daher können in diesem Fall Brennstoffeinsparungen durch den Einsatz von Wärmerückgewinnungsgeräten, beispielsweise Rekuperatoren zur Erwärmung der zugeführten Luft für die Brennstoffverbrennung oder Rückgewinnungskesseln zur Erzeugung von zusätzlichem Dampf, sowie durch eine verbesserte Wärmedämmung zur Reduzierung von Strahlungsverlusten erreicht werden. Wärmeleitfähigkeit und Konvektion von der Außenfläche, den Wänden des Ofens in den umgebenden Raum.

Die Wärmeübertragung im Kern, dem Zwischenmedium und an den Grenzen zwischen ihnen erfolgt durch die Wärmeleitfähigkeit eines Elements des festen Kerns des Materials, die Wärmeübertragung von einem festen Teilchen auf das benachbarte an den Stellen ihrer direkter Kontakt, molekulare Wärmeleitfähigkeit im Medium, das die Lücken zwischen den Partikeln füllt, der Wärmeübergang an den Grenzen fester Partikel mit der äußeren Umgebung ist Strahlung von Partikel zu Partikel durch das Zwischenmedium, Konvektion von Gas und Feuchtigkeit zwischen den Partikeln .

Im Vakuum kondensierte Schichten sind äußerst empfindlich gegenüber den Bedingungen ihrer Entstehung, insbesondere gegenüber der Temperatur des Substrats, der Kondensationsintensität, der Temperatur des kondensierten Gases, der Leistung des Wärmestroms, der der Kondensationsfläche durch Strahlung und Durchstrahlung zugeführt wird die Wärmeleitfähigkeit des Restgases.

In Verbindung damit ist klar, dass der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Kondensats in Gleichung (5.52) eine thermische Eigenschaft nicht eines monolithischen Körpers, sondern eines hochdispersen Materials ist. Dieses Material - Kondensat - besteht aus einem Skelett - einem Skelett, das eine Ansammlung einer großen Menge fester Partikel - Kristalle ist - getrennt durch Räume, die mit Restgas gefüllt sind. In solch einem komplexen Material ist die Wärmeübertragung nicht mehr auf die Wärmeleitfähigkeit eines Festkörpers beschränkt, sondern erfolgt durch die Wärmeübertragung entlang einzelner Partikel - ein Element des festen Skeletts des Wärmeübertragungsmaterials aufgrund der Wärmeleitfähigkeit von einem festen Partikel zum benachbarten an den Stellen ihres direkten Kontakts, die Wärmeleitfähigkeit des Restgases in den Poren und Hohlräumen zwischen den Strahlungspartikeln von Partikel zu Partikel.

Allgemeine Bestimmungen. In der Technik haben wir es oft mit solchen Fällen der Wärmeübertragung zu tun, wenn die Temperatur der Umgebung, mit der diese Oberfläche Wärme austauscht, gegeben ist und nicht die Temperatur der Wandoberfläche. Das Problem der Wärmeübertragung vom umgebenden flüssigen oder gasförmigen Medium auf die Wandoberfläche mittels Konvektion ist im Vergleich zu den Themen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeabstrahlung von Feststoffen wesentlich komplizierter und damit weitestgehend noch weit entfernt bis jetzt gelöst. Wenn wir uns mit der Wärmeübertragung von einem Festkörper auf eine Flüssigkeit oder ein Gas befassen, tritt die Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zur Wärmeübertragung aufgrund der Konvektion in den Hintergrund. Letzteres besteht, wie oben bereits erwähnt, darin, dass in einer an die Wand angrenzenden bewegten Flüssigkeits- oder Gasschicht aufgrund der in dieser vorhandenen Strömung

Die Wärmeübertragung von einem Körper zum anderen kann durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung erfolgen.

Viele feste und flüssige Polymere sind fast vollständig undurchlässig für Infrarotstrahlung, sodass die einfallende Energie vom Körper absorbiert und an seiner Oberfläche in Wärme umgewandelt wird. Dennoch wird durch Konvektion und Strahlung sofort eine gewisse Wärmemenge an die Umgebung verbraucht. Die aufgenommene Wärme wird durch den Prozess der konduktiven Wärmeübertragung in das Innere des Körpers übertragen. Die Temperaturverteilung in einem durch Strahlungsenergie erwärmten Körper hängt nicht nur vom Wärmestrom ab, sondern auch von der Wärmeleitfähigkeit des Stoffes und konvektiven Wärmeverlusten von der Oberfläche.

Die Wärmeübertragung kann nach einer der drei folgenden Methoden oder einer Kombination aus beiden durchgeführt werden. Diese Methoden sind kaum 1) Wärmeleitfähigkeit, 2) Konvektion und 3) Strahlung

Eine der am weitesten verbreiteten und ältesten (vorgeschlagen 1880) ist die Wärmeleitfähigkeitsmethode. Der Betrieb von Wärmeleitfähigkeits-Gasanalysatoren basiert auf der Abhängigkeit elektrischer Wiederstand Dirigent mit toller Temperaturkoeffizient Widerstand aus der Wärmeleitfähigkeit der den Leiter umgebenden Mischung. Wärme wird übertragen durch Gasumgebung durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Die Wärmeleitfähigkeit eines Gases hängt von seiner Zusammensetzung ab. Sie neigen dazu, den Anteil der Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung zu reduzieren oder zu stabilisieren.

So wird das zirkulierende Wasser in einem bestimmten Kühler durch Übertragung von Wärme auf atmosphärische Luft abgekühlt, und ein Teil der Wärme wird durch Oberflächenverdampfung von Wasser übertragen - indem ein Teil des Wassers in Dampf umgewandelt und dieser Dampf durch Diffusion in Luft übertragen wird , der andere Teil - aufgrund des Temperaturunterschieds von Wasser und Luft, d. h. Wärmeübertragung durch Kontakt (Wärmeleitung und Konvektion). Durch Strahlung wird dem Wasser eine sehr geringe Wärmemenge entzogen, die in der Wärmebilanz meist nicht berücksichtigt wird. Gleichzeitig strömt Wärme in das gekühlte Wasser aus Sonnenstrahlung, das so klein ist, dass es in der Wärmebilanz von Kühltürmen und Spritzbecken vernachlässigt wird.

Die Wärmeübertragung von stärker erhitzten Körpern auf weniger erhitzte Körper erfolgt mittels Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung. -

Vergleich der Prozesse der Wärmeübertragung durch Strahlung und Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit entsteht durch die Bewegung von Körpermikropartikeln, der Wärmeaustausch durch Strahlung erfolgt mittels elektromagnetischer Wellen oder Photonen. Es gibt keine Wärmeleitfähigkeit im Hohlraum. Der Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen Körpern erfolgt sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit eines materiellen Mediums. Wenn das Medium keine Strahlung absorbiert, beeinflusst seine Temperatur den Wärmeübergang in keiner Weise. Sie können zum Beispiel ein Holzobjekt durch Fokussieren in Brand setzen Sonnenstrahlen mit einer Linse aus Eis.

Die Verbrennung von Brennstoff geht mit der Freisetzung und Übertragung von Wärme sowie Verlusten, genauer gesagt der Wärmeabgabe an die Umgebung, einher. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Konvektion, also direkt durch den bewegten Gasstrom, sowie durch den Festkörperstrom. Darüber hinaus wird durch Wärmeleitung und Strahlung innerhalb der Gas- und Partikelströme Wärme übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit in den Medien Gas und Partikel sowie die molekulare Diffusion findet unabhängig von ihrer Bewegung statt. Poto1 und Masse und Wärme aufgrund von Diffusion und Wärmeleitfähigkeit entstehen zusammen bei Vorhandensein von Gradienten - Temperatur und Konzentration (genauer gesagt das chemische Potential x) - und werden durch gegenseitige lineare Funktionen und y7 bestimmt (siehe Kapitel V und VI). In der Praxis kann jedoch der Wärmeübergang aufgrund des Konzentrationsgradienten sowie der Massenübergang aufgrund des Temperaturgradienten (Thermodiffusion) vernachlässigt werden.

Für eine isotherme Strömung Т - onst und aus der Beziehung р = pRT folgt Formel (3a) bei - 1. Bei einer adiabatischen Strömung wird angenommen, dass Wärme nur durch Konvektion übertragen wird (es gibt keine Wärmeleitung oder Strahlung ) und wir haben dQ = О in der Formel ( 21). Für eine Single

Mehrere Kilowatt. Ein Hilfsstromkreis erzeugt einen Funken, der eine Anzahl von Ionen erzeugt und dann durch magnetische Induktion einen starken Ringstrom im ionisierten Gas induziert. Das dabei entstehende Plasma erhitzt sich auf mehrere zehntausend Kelvin, was viel höher ist als die Temperatur, bei der Quarzglas erweicht. Offensichtlich ist es notwendig, einen Weg zu finden, die Quelle vor Selbstzerstörung zu schützen, die mit Hilfe eines als Kühler wirkenden Argonstroms erreicht wird. Argon wird mit hoher Geschwindigkeit tangential aus dem Außenrohr zugeführt (Abbildung 9-6), während sich eine Wirbelströmung (dargestellt in der Abbildung) bildet und die Temperatur sinkt. Heißes Plasma neigt dazu, sich in einiger Entfernung von den Wänden in Form eines Toroids zu stabilisieren, was auch eine Überhitzung verhindert. Die Probe wird in einem Zerstäuber (in der Abbildung nicht gezeigt) versprüht und durch einen langsamen Argonstrom in die Mitte (zum Loch im Kuchen) transportiert. Hier erwärmt es sich durch Wärmeleitfähigkeit und Strahlung auf bis zu 7000 K und wird vollständig zerstäubt und angeregt. Der Verlust der bestimmten Atome durch Ionisation ist eine Quelle von Schwierigkeiten bei der Plasma-AAS) in der ICP-Spektroskopie spielt aufgrund des Vorhandenseins leichter ionisierbarer Argonatome keine wichtige Rolle.

Das Gasgemisch strömt durch die Kanäle zwischen den Katalysatorpellets. In diesem Fall findet ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Partikeln und der Strömung statt. Im Kern der Strömung erfolgt der Stoff- und Wärmeaustausch hauptsächlich durch Konvektion, da die Strömung meist turbulent ist.Nahe der Oberfläche gibt es eine laminare Grenzschicht, in der die Gasgeschwindigkeit an der Oberfläche des Granulats auf Null absinkt. Der Transport von Reagenzien und Reaktionsprodukten durch ihn in Richtung senkrecht zur Oberfläche erfolgt durch molekulare Diffusion und Wärme durch Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeübertragung kann auch durch Wärmeleitung von Partikel zu Partikel durch die Kontaktfläche und Strahlung zwischen den Teilen erfolgen.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Wärmestrahlung. Wärmeleitfähigkeit ist das Phänomen der Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen Partikeln mit unterschiedlichen Temperaturen. Diese Art umfasst die Übertragung von Wärme in Feststoffen, beispielsweise durch die Wand der Apparatur. Konvektion ist das Phänomen der Wärmeübertragung durch Mischen, der Epia von Flüssigkeits- oder Gaspartikeln und deren Vermischung. Der Wärmeaustausch kann auch durch Strahlung erfolgen – die Übertragung von Energie wie Licht in Form von elektromagnetischen Wellen.

Eine wichtige Rolle für den Verbrennungsprozess (Vergasung) von Brennstoff spielt die Richtung der gegenseitigen Bewegung der festen und gasförmigen Phase. Es gibt zwei bekannte Schemata zum Organisieren der Bewegung von Gas- und Kraftstoffströmen, Direktstrom und Gegenstrom. Im Direktstromschema von Gas- und Brennstoffströmen erfolgt die thermische Aufbereitung der Reagenzien weniger intensiv, ohne Beteiligung heißer Gase und hauptsächlich durch Wärmeübertragung aus der Verbrennungszone durch Wärmeleitung und Strahlung. Im Gegenfeuerschema wird eine zuverlässigere Zündung des Brennstoffs erreicht, da die Wärmeübertragung zum Heizen durch Konvektion von heißen Gasen und Wärmeleitfähigkeit von heißen Oberflächen erfolgt.

Es ist zu beachten, dass der Begriff Wärmeleitfähigkeit in Bezug auf dispergierte Materialien nur bedingt verwendet werden kann, wenn unter diesem Begriff nicht nur konduktive Wärmeübertragung (d. h. richtige Wärmeleitfähigkeit) verstanden wird, sondern auch Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung. Der für dispergierte Medien ermittelte Wärmeleitkoeffizient ist also eine bestimmte Größe, die dem Leitfähigkeitskoeffizienten in der Fourier-Gleichung entspricht, wenn diese Gleichung im Allgemeinen unter den gegebenen Bedingungen anwendbar ist (dh wenn der Prozess der Wärmeübertragung mittels der aufgeführten Mechanismen kann durch diese Gleichung hinreichend genau beschrieben werden) ... Daher ist es richtiger, diesen Wert als äquivalenten Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten zu bezeichnen (siehe Abschnitt II und andere). Vor diesem Hintergrund werden wir jedoch der Kürze halber den allgemein akzeptierten Begriff Wärmeleitfähigkeit beibehalten.

Diese Forscher verglichen ihre Daten mit einem Ausdruck für die effektive Wärmeleitfähigkeit von Partikelaggregaten. Sie sagen, wie Mayer, dass die effektive Wärmeleitfähigkeit durch jede Oberfläche gleich der durchschnittlichen Wärmeleitfähigkeit von Luft und Brennstoff in Bezug auf den von ihnen bedeckten Teil der Oberfläche ist und dass die äquivalente Wärmeleitfähigkeit aus der Strahlung von ein schwarzer Körper durch Leerstellen. Mit dieser Gleichung konnte Mayer mit einer von ihm erlaubten Vereinfachung die effektive Wärmeleitfähigkeit der Brennstoffschicht in Form der wahren Wärmeleitfähigkeit des Brennstoffs, des Hohlraumvolumens, der Temperatur in der Tonschicht und der Durchmesser der größten Teilchen. Der Tenloidgehalt des Gases, das die Hohlräume füllt, ist in den Analysedaten seiner verschiedenen Teile enthalten und kann nicht direkt erfasst werden. Als Indikator für die durch diesen Ausdruck erhaltene Größenordnung wird die effektive Wärmeleitfähigkeit der Koksschicht bei einer Temperatur von 815° mit einem Hohlraumvolumen von 50% und einer Obergrenze der Korngröße von 2,54 C / I angegeben, die mit 0,00414 bestimmt wurde. Die wahre Wärmeleitfähigkeit des Brennstoffs ist so klein (ca. 5 %) der effektiven, dass die effektive Wärmeleitfähigkeit der gesamten Schicht weitgehend unabhängig vom verwendeten Brennstoff ist.

Allgemeine Bestimmungen. In der Technik müssen solche Fälle des Wärmeübergangs häufiger behandelt werden, wenn die Umgebungstemperatur eingestellt wird und nicht die Temperatur der Wandoberfläche. Im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit und Wärmestrahlung ist die Wärmeübertragung durch Konvektion aus dem umgebenden flüssigen oder gasförmigen Medium auf die Wandoberfläche ein weitaus komplexerer und noch nicht untersuchter Prozess. Wenn Wärme von einem Feststoff auf eine Flüssigkeit oder ein Gas übertragen wird, tritt die Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zur Wärmeübertragung aufgrund von Konvektion in den Hintergrund. Letztere besteht darin, dass in einer an die Wand angrenzenden bewegten Flüssigkeits- oder Gasschicht aufgrund der in dieser Schicht vorhandenen Strömung jeder mit der Wand in Kontakt kommt. Zeit neu. und neue Teilchen, die also entweder die Wärme mitnehmen oder an die Wand abgeben, mit der sie in Berührung kommen. Ein solcher konvektiver Transport

VOR einer bekannten Temperatur und anstelle des Brenners platziert. So konnte der Wert der spektralen Helligkeit der Flamme und damit nach dem Kirchhoffschen Gesetz auch die spektrale Helligkeit eines schwarzen Körpers bei gleicher Temperatur wie die Temperatur der Flamme ermittelt werden. Diese Temperatur wurde mit der Temperatur der Flamme verglichen, die wie folgt gemessen wurde, ein dünner Platin-Rhodium-Draht, der außerhalb der Flamme angeordnet war, wurde durch Durchleiten eines Stroms erhitzt, und die Energie seiner Strahlung wurde mit einer thermischen Säule bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Messung letzterer erfolgte mittels eines optischen Pyrometers. Darauf aufbauend wurde eine Kurve der Strahlungsenergie (in Watt pro Zentimeter Drahtdurchmesser) als Funktion der Temperatur aufgezeichnet. Dann wurde der Draht in die Flamme eingeführt und seine Temperatur für . gemessen verschiedene Mengen ihr mitgeteilt elektrische Energie... Daraus wurde eine weitere Kurve erstellt, die den Ergiefluss (in Watt pro Zentimeter Drahtlänge) als Funktion der Temperatur ausdrückt. Für einen bestimmten Temperaturwert schneiden sich diese Kurven. Die Flamme ist für die Emission des Drahtes praktisch transparent. Dies folgt aus dem relativ geringen Emissionsvermögen des Drahtes im Bereich der Infrarot-Absorptionsbanden der Flamme und wurde zusätzlich zu i jro durch direktes Experiment bestätigt. Daher ist bei dieser Temperatur die von der Hirse abgegebene Energiemenge gleich dem Wert der übertragenen elektrischen Energie. Dies kann nur erfolgen, wenn keine Energie verloren geht und nicht durch Wärmeleitung oder Konvektion auf den Draht übertragen wird, d.h. wenn die Temperaturen von Draht und Gasflamme gleich sind. Daher bestimmt der Schnittpunkt die Temperatur der Gasflamme.

Beim Verdampfen kühlt das Tröpfchen ab. In Anbetracht der Analogie zwischen den Phänomenen der Wärmeleitfähigkeit und der Diffusion (unter Vernachlässigung der Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung unter der Annahme, dass der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient R eines gasförmigen Mediums unabhängig von Temperatur und Dampfkonzentration ist, dh unter der Annahme von l = onst), wir können für die stationäre Temperaturverteilung um einen kugelförmigen Tropfen die Gleichungen ähnlich (4.3) schreiben

Muraur hat keine vollständige quantitative Theorie gegeben, sondern die Ergebnisse in Beziehung gesetzt eine große Anzahl Versuche mit einem qualitativen Bild des Verbrennungsprozesses. Die Oberflächenzersetzung des Brennstoffs zu einem brennbaren Gasgemisch gilt als die Stufe, die die Verbrennungsgeschwindigkeit bestimmt, und Parameter wie Druck, Anfangstemperatur, Flammentemperatur, Explosionswärme und Strahlung werden so interpretiert, als ob sie diese anfängliche Zersetzung beeinflussen würden . Die Energieübertragung von der Flamme auf die Brennstoffoberfläche erfolgt durch einen druckproportionalen Wärmeleitungsvorgang und einen druckunabhängigen Strahlungsvorgang. Daraus ergibt sich das folgende Gesetz für die Brenngeschwindigkeit