انواع انتقال حرارت: هدایت حرارتی، همرفت، تابش. خلاء گرما را هدایت نمی کند! چرا؟ آیا آنها همان دما را نشان می دهند؟

10/22/16 03:50:35 بعد از ظهر

انواع انتقال حرارت

فیزیک هشتم.

© Microsoft Corporation 2007. کلیه حقوق محفوظ است. مایکروسافت، ویندوز، ویندوز ویستا و نام‌های محصولات دیگر علائم تجاری و/یا علائم تجاری ثبت شده در ایالات متحده و/یا سایر کشورها هستند یا ممکن است باشند.

اطلاعات موجود در این سند فقط برای اهداف توضیحی است و نظرات شرکت مایکروسافت در زمان نگارش این ارائه را منعکس نمی کند. از آنجایی که مایکروسافت نسبت به تغییر شرایط بازار حساس است، مایکروسافت هیچ گونه مسئولیتی در قبال صحت اطلاعات ارائه شده پس از این ارائه نمی دهد. مایکروسافت هیچ ضمانت نامه، صریح، ضمنی، یا قانونی با توجه به اطلاعات این ارائه نمی دهد.

رسانایی گرمایی

انتقال انرژی از نواحی گرم‌تر بدن به مناطقی که حرارت کمتری دارند به دلیل حرکت حرارتی و برهمکنش ریزذرات (اتم‌ها، مولکول‌ها، یون‌ها و غیره) که منجر به یکسان شدن دمای بدن می‌شود.

مواد مختلفهدایت حرارتی متفاوتی دارند

فولاد مس

هدایت حرارتی در خانه

هدایت حرارتی خوب

هدایت حرارتی ضعیف

همرفت

این انتقال انرژی توسط جت های مایع یا گاز است. در طول همرفت، ماده منتقل می شود.

همرفت می تواند:

طبیعی

ساختگی

(اجباری)

همرفت در زندگی روزمره

گرمایش خانه

خنک کننده خانه

هم در هدایت حرارتی و هم در همرفت، یکی از شرایط انتقال انرژی وجود ماده است. اما گرمای خورشید چگونه روی زمین به ما منتقل می شود، زیرا فضای بیرونی خلاء است، یعنی. هیچ ماده ای وجود ندارد یا در آن وجود دارد بسیار پراکندهوضعیت؟

بنابراین راه دیگری برای انتقال انرژی وجود دارد

تابش - تشعشع

تشعشع فرآیند انتشار و انتشار انرژی به صورت امواج و ذرات است.

تمام اجسام اطراف ما تا یک درجه گرما ساطع می کنند.

نور خورشید

یک دستگاه دید در شب به شما امکان می دهد ضعیف ترین تابش حرارتی را گرفته و آن را به تصویر تبدیل کنید

سطوح نور (آینه) - تابش حرارتی را منعکس می کند

به این ترتیب، اتلاف گرما را می توان کاهش داد یا گرما را به داخل هدایت کرد جای مناسب

سطوح تیره تابش حرارتی را جذب می کنند

کلکتور خورشیدی وسیله ای برای جمع آوری انرژی حرارتی از خورشید (نیروگاه خورشیدی) است که توسط نور مرئی و تابش مادون قرمز نزدیک منتقل می شود. بر خلاف پنل های خورشیدیتولید مستقیم برق، گرداورنده خورشیدیباعث گرم شدن ماده خنک کننده می شود.

چرا رادیاتورهای گرمایشی با طراحی زیبا در اتاق نزدیک سقف قرار نمی گیرند؟
چرا در یک روز گرم تابستانی، لباس های سبک و سبک می پوشیم، سر خود را با کلاه سبک، کلاه پاناما و غیره می پوشانیم؟
چرا قیچی در لمس سردتر از مداد است؟

تئوری:رسانایی حرارتی پدیده انتقال انرژی درونی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر یا از جسمی به جسم دیگر بر اثر تماس مستقیم آنهاست.
هر چه مولکول ها به یکدیگر نزدیکتر باشند، هدایت حرارتی بدن بهتر است (هدایت حرارتی بستگی دارد ظرفیت گرمایی ویژهبدن)
آزمایشی را در نظر بگیرید که در آن میخ ها با استفاده از موم به یک میله فلزی متصل می شوند. در یک انتها، یک چراغ الکلی به میله آورده شد، گرما به مرور زمان در امتداد میله پخش می شود، موم ذوب می شود و میخک ها می ریزند. این به دلیل این واقعیت است که مولکول ها با گرم شدن سریعتر شروع به حرکت می کنند. شعله لامپ الکلی یک سر میله را گرم می کند، مولکول های این سر سریعتر شروع به ارتعاش می کنند، با مولکول های مجاور برخورد می کنند و بخشی از انرژی خود را به آنها منتقل می کنند، بنابراین انرژی درونی از یک قسمت به قسمت دیگر منتقل می شود.

همرفت انتقال انرژی داخلی با لایه های مایع یا گاز است. همرفت در جامدات غیرممکن است.
تابش عبارت است از انتقال انرژی درونی توسط پرتوها (تابش الکترومغناطیسی).

ورزش:

راه حل:
پاسخ: 2.
1) توریستی در یک ایستگاه استراحت در هوای آرام آتش روشن کرد. گردشگر با قرار گرفتن در فاصله ای از آتش، گرما را احساس می کند. راه اصلی انتقال گرما از آتش به گردشگر چیست؟
1) با هدایت حرارتی
2) با همرفت
3) توسط تشعشع
4) توسط هدایت حرارتی و همرفت
راه حل (با تشکر از آلنا):توسط تشعشع از آنجایی که انرژی در در این مورداز طریق هدایت حرارتی منتقل نمی شد، زیرا بین فرد و آتش هوا وجود داشت - رسانای ضعیف گرما. در اینجا نیز نمی توان همرفت را مشاهده کرد، زیرا آتش در کنار شخص بود، و نه زیر او، بنابراین، در این مورد، انتقال انرژی توسط تابش اتفاق می افتد.
پاسخ: 3
ورزش:کدام ماده در شرایط عادی بهترین هدایت حرارتی را دارد؟
1) آب 2) فولاد 3) چوب 4) هوا
راه حل:هوا رسانایی حرارتی ضعیفی دارد زیرا فاصله بین مولکول ها زیاد است. فولاد کمترین ظرفیت حرارتی را دارد.
پاسخ: 2.
وظیفه OGEدر فیزیک (fipi): 1) معلم آزمایش زیر را انجام داد. دو میله هم اندازه (یکی مسی در سمت چپ قرار دارد و دیگری فولادی در سمت راست) با میخ هایی که با استفاده از پارافین به آنها متصل شده اند، از انتها با استفاده از یک لامپ الکل گرم می شوند (شکل را ببینید). وقتی گرم می شود، پارافین ذوب می شود و میخک ها می ریزند.

دو عبارت را از لیست پیشنهادی انتخاب کنید که با نتایج مشاهدات تجربی مطابقت دارند. تعداد آنها را مشخص کنید.
1) گرم شدن میله های فلزی عمدتاً توسط تشعشع اتفاق می افتد.
2) گرمایش میله های فلزی عمدتاً با همرفت انجام می شود.
3) گرمایش میله های فلزی عمدتاً با هدایت حرارتی اتفاق می افتد.
4) چگالی مس کمتر از چگالی فولاد است.
5) رسانایی حرارتی مس از رسانایی حرارتی فولاد بیشتر است
راه حل:گرمایش میله های فلزی عمدتاً از طریق هدایت حرارتی انجام می شود. رسانایی حرارتی مس از هدایت حرارتی فولاد بیشتر است، زیرا مس سریعتر گرم می شود.
پاسخ: 35

تکلیف OGE در فیزیک (fipi):دو بلوک یخی یکسان از یخبندان به داخل آورده شد اتاق گرم. بلوک اول را در روسری پشمی پیچیدند و دومی را باز گذاشتند. کدام نوار سریعتر گرم می شود؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
راه حل:بلوک دوم سریعتر گرم می شود؛ روسری پشمی از انتقال انرژی داخلی از اتاق به بلوک جلوگیری می کند. پشم رسانای ضعیفی از گرما است و رسانایی حرارتی ضعیفی دارد، به این معنی که بلوک یخ کندتر گرم می شود.

تکلیف OGE در فیزیک (fipi):یک کتری داغ از کدام رنگ - سیاه یا سفید - با وجود یکسان بودن همه چیزهای دیگر سریعتر خنک می شود و چرا؟
1) سفید، زیرا تابش حرارتی را با شدت بیشتری جذب می کند
2) سفید، زیرا تابش حرارتی از آن شدیدتر است
3) سیاه، زیرا تابش حرارتی را با شدت بیشتری جذب می کند
4) سیاه، زیرا تابش حرارتی از آن شدیدتر است
راه حل:اجسام سیاه تابش حرارتی را بهتر جذب می کنند، برای مثال، در خورشید، آب در یک مخزن سیاه سریعتر از یک مخزن سفید گرم می شود. منصفانه و روند معکوس، اجسام سیاه زودتر سرد می شوند.
پاسخ: 4

تکلیف OGE در فیزیک (fipi):در جامدات، انتقال حرارت می تواند توسط
1) هدایت حرارتی
2) همرفت
3) همرفت و هدایت حرارتی
4) تشعشع و همرفت
راه حل:در جامدات، انتقال حرارت تنها با هدایت حرارتی انجام می شود. در یک جسم جامد، مولکول ها نزدیک به موقعیت تعادل هستند و فقط می توانند در اطراف آن نوسان کنند، بنابراین همرفت غیرممکن است.
پاسخ: 1

تکلیف OGE در فیزیک (fipi):از کدام لیوان - فلزی یا سرامیکی - می توان چای داغ را بدون سوزاندن لب ها راحت تر میل کرد؟ توضیح دهد که چرا.
راه حل:رسانایی حرارتی یک لیوان فلزی بالاتر است و گرمای چای داغ سریعتر به لب منتقل می شود و با شدت بیشتری می سوزد.

انتقال حرارتروشی برای تغییر انرژی درونی بدن هنگام انتقال انرژی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر یا از یک بدن به بدن دیگر بدون انجام کار است. موارد زیر وجود دارد انواع انتقال حرارت: هدایت حرارتی، همرفت و تابش.

رسانایی گرمایی

رسانایی گرماییفرآیند انتقال انرژی از جسمی به جسم دیگر یا از قسمتی از بدن به قسمت دیگر در اثر حرکت حرارتی ذرات است. مهم است که در طول رسانش حرارتی، انرژی از یک جسم به جسم دیگر یا از یک قسمت بدن به قسمت دیگر منتقل نشود.

مواد مختلف رسانایی حرارتی متفاوتی دارند. اگر یک تکه یخ را ته لوله آزمایش پر از آب قرار دهید و انتهای بالایی آن را روی شعله چراغ الکلی قرار دهید، پس از مدتی آب قسمت بالایی لوله آزمایش می جوشد، اما یخ ذوب نخواهد شد. در نتیجه، آب، مانند همه مایعات، هدایت حرارتی ضعیفی دارد.

گازها حتی رسانایی حرارتی ضعیف تری دارند. بیایید یک لوله آزمایش که حاوی چیزی جز هوا نیست، برداریم و آن را روی شعله یک لامپ الکلی قرار دهیم. انگشتی که در لوله آزمایش قرار می گیرد هیچ گرمایی را احساس نمی کند. در نتیجه هوا و سایر گازها رسانایی حرارتی ضعیفی دارند.

فلزات رسانای خوبی برای گرما هستند، در حالی که گازهای بسیار کمیاب بدترین هستند. این با ویژگی های ساختار آنها توضیح داده می شود. مولکول‌های گازها در فاصله‌هایی از یکدیگر قرار دارند که بزرگ‌تر از مولکول‌های جامد هستند و دفعات کمتری با هم برخورد می‌کنند. بنابراین، انتقال انرژی از یک مولکول به مولکول های دیگر در گازها به شدت در جامدات اتفاق نمی افتد. رسانایی حرارتی یک مایع حد واسط بین هدایت حرارتی گازها و جامدات است.

همرفت

همانطور که مشخص است، گازها و مایعات گرما را به خوبی هدایت می کنند. در همان زمان، هوا از باتری های گرمایش بخار گرم می شود. این به دلیل نوعی هدایت حرارتی به نام همرفت رخ می دهد.

اگر یک چرخ سوزنی ساخته شده از کاغذ روی یک منبع گرما قرار گیرد، چرخ فرعی شروع به چرخش می کند. این به این دلیل اتفاق می افتد که لایه های هوای گرم شده و چگال کمتری تحت تأثیر نیروی شناور به سمت بالا بالا می روند و لایه های سردتر به سمت پایین حرکت می کنند و جای خود را می گیرند که منجر به چرخش صفحه گردان می شود.

همرفت- نوعی انتقال حرارت که در آن انرژی از طریق لایه های مایع یا گاز منتقل می شود. همرفت با انتقال ماده همراه است، بنابراین فقط در مایعات و گازها می تواند رخ دهد. همرفت در جامدات اتفاق نمی افتد.

تابش - تشعشع

نوع سوم انتقال حرارت است تابش - تشعشع. اگر دست خود را به مارپیچ اجاق گاز برقی متصل به شبکه بیاورید، به سمت سوختن لامپ روشنایی، به اتوی گرم شده، رادیاتور و غیره، آنگاه می توانید گرما را به وضوح احساس کنید.

آزمایشات همچنین نشان می دهد که اجسام سیاه به خوبی انرژی را جذب و منتشر می کنند، در حالی که اجسام سفید یا براق آن را ضعیف منتشر کرده و جذب می کنند. آنها انرژی را به خوبی منعکس می کنند. بنابراین قابل درک است که چرا در تابستان لباس های رنگ روشن می پوشند، چرا ترجیح می دهند خانه های جنوب را رنگ کنند. رنگ سفید.

با تشعشع، انرژی از خورشید به زمین منتقل می شود. از آنجایی که فضای بین خورشید و زمین خلاء است (ارتفاع جو زمین بسیار کمتر از فاصله آن تا خورشید است)، انرژی را نمی توان نه از طریق همرفت و نه از طریق رسانش حرارتی منتقل کرد. بنابراین، انتقال انرژی توسط تشعشع نیازی به حضور هیچ رسانه ای ندارد.

در طبیعت، سه نوع انتقال حرارت وجود دارد: 1) هدایت حرارتی 2) تابش.

رسانایی گرمایی

رسانایی حرارتی عبارت است از انتقال گرما از یک جسم به جسم دیگر در هنگام تماس آنها یا از قسمت گرمتر بدن به قسمت سرد.

مواد مختلف رسانایی حرارتی متفاوتی دارند. همه فلزات رسانایی حرارتی بالایی دارند. گازها دارای رسانایی حرارتی پایینی هستند.

موادی که گرما را به خوبی هدایت می کنند، عایق حرارتی نامیده می شوند.

عایق های حرارتی مصنوعی ایجاد می شوند پشم سنگ، پلاستیک فوم، لاستیک فوم، سرامیک های فلزی (مورد استفاده در تولید سفینه های فضایی).

همرفت

انتشار گرما با حرکت جریان های گاز یا مایع را همرفت می گویند.

در طول همرفت، گرما توسط خود ماده منتقل می شود. همرفت فقط در مایعات و گازها مشاهده می شود.

تابش حرارتی

توزیع گرما از بدن گرم با استفاده از اشعه مادون قرمزتابش حرارتی نامیده می شود.

تابش حرارتی تنها نوع انتقال حرارت است که می تواند در خلاء رخ دهد. هر چه دما بالاتر باشد تابش حرارتی قوی تر است. تشعشعات حرارتی به عنوان مثال توسط مردم، حیوانات، زمین، خورشید، اجاق گاز، آتش تولید می شود. اشعه مادون قرمز را می توان با ترموگراف (دوربین حرارتی) تصویربرداری یا اندازه گیری کرد.

دوربین‌های حرارتی مادون قرمز تشعشعات مادون قرمز یا حرارتی نامرئی را حس می‌کنند و اندازه‌گیری دمای دقیق و بدون تماس را ارائه می‌دهند. شکل تابش مادون قرمز کف دست انسان را نشان می دهد.

.............................................................................

در حین بازرسی ترموگرافی ساختمان ها و سازه ها، می توان مناطق سازه ای با نفوذپذیری حرارتی افزایش یافته را تشخیص داد و کیفیت اتصالات را بررسی کرد. طرح های مختلف، مکان هایی را با افزایش تبادل هوا پیدا کنید.

www.yaklass.ru

نمونه هایی از 15-20 پدیده حرارتی که نشان می دهد کدام یک (تابش، همرفت، انتقال حرارت)

گرمایش و سرمایش، تبخیر و جوشش، ذوب و انجماد، تراکم همگی نمونه هایی از پدیده های حرارتی هستند.

منبع اصلی گرمای زمین خورشید است. اما، علاوه بر این، مردم از بسیاری از منابع گرمای مصنوعی استفاده می کنند: آتش، اجاق گاز، آب گرمبخاری گازی و برقی و ...

پاسخ دادن به این سوال که گرما چیست بلافاصله ممکن نبود. تنها در قرن هجدهم مشخص شد که تمام اجسام از مولکول‌ها ساخته شده‌اند، که مولکول‌ها حرکت می‌کنند و با یکدیگر تعامل دارند. سپس دانشمندان متوجه شدند که گرما با سرعت حرکت مولکول ها مرتبط است. هنگامی که اجسام گرم می شوند، سرعت مولکول ها افزایش می یابد و هنگامی که آنها سرد می شوند، کاهش می یابند.

می دانید که اگر یک قاشق سرد را داخل چای داغ بریزید، بعد از مدتی گرم می شود. در این صورت، چای مقداری از حرارت خود را نه تنها به قاشق، بلکه به هوای اطراف نیز خواهد داد. از مثال مشخص است که گرما را می توان از جسم گرمتر به جسم کمتر گرم منتقل کرد. سه روش انتقال حرارت وجود دارد - هدایت حرارتی، همرفت، تابش.

گرم کردن قاشق در چای داغ نمونه ای از رسانایی است. همه فلزات رسانایی حرارتی خوبی دارند.

همرفت گرما را در مایعات و گازها منتقل می کند. وقتی آب را در قابلمه یا کتری گرم می کنیم، ابتدا لایه های پایینی آب گرم می شوند، سبک می شوند و به سمت بالا می روند و جای خود را به آب سرد می دهند. جابجایی در یک اتاق زمانی رخ می دهد که گرمایش روشن است. هوای گرم باتری بالا می رود و هوای سرد پایین می آید. اما نه رسانایی گرمایی و نه همرفت نمی توانند توضیح دهند که مثلاً خورشید، دور از ما، چگونه زمین را گرم می کند. در این حالت گرما از طریق فضای بدون هوا توسط تابش (اشعه های گرما) منتقل می شود.

برای اندازه گیری دما از دماسنج استفاده می شود. معمولاً از دماسنج های اتاقی یا پزشکی استفاده می کنید.

وقتی از دمای سلسیوس صحبت می کنیم، منظور مقیاس دمایی است که در آن 0 درجه سانتی گراد با نقطه انجماد آب و 100 درجه سانتی گراد نقطه جوش آن است.

در برخی کشورها (ایالات متحده آمریکا، انگلستان) از مقیاس فارنهایت استفاده می شود. در آن، 212 درجه فارنهایت معادل 100 درجه سانتیگراد است. تبدیل دما از یک مقیاس به مقیاس دیگر خیلی ساده نیست، اما در صورت لزوم، هر یک از شما می توانید این کار را خودتان انجام دهید. برای تبدیل دمای سانتیگراد به دمای فارنهایت، درجه سانتیگراد را در 9 ضرب کنید، بر 5 تقسیم کنید و 32 را اضافه کنید. انتقال معکوس 32 را از دمای فارنهایت کم کنید، باقیمانده را در 5 ضرب کنید و بر 9 تقسیم کنید.

در فیزیک و اخترفیزیک، اغلب از مقیاس دیگری استفاده می شود - مقیاس کلوین. در آن، بیشترین دمای پاییندر طبیعت (صفر مطلق). مطابق با -273 درجه سانتیگراد است. واحد اندازه گیری در این مقیاس کلوین (K) است. برای تبدیل دمای سلسیوس به دمای کلوین، باید 273 درجه سانتیگراد را به درجه سانتیگراد اضافه کنید، به عنوان مثال، درجه سانتیگراد 100 درجه است، و کلوین 373 کلوین است. برای تبدیل مجدد، باید 273 را کم کنید. سی.

مفید است بدانید که دمای سطح خورشید 6000 کلوین و در داخل - 15000000 کلوین است. درجه حرارت در فضای بیرونیدور از ستارگان نزدیک به صفر مطلق است.

ما فکر می کنیم که نیازی نیست که در مورد اهمیت پدیده های حرارتی متقاعد شوید. دانش در مورد آنها به مردم کمک می کند تا برای خانه های خود بخاری طراحی کنند، موتورهای حرارتی(موتورها احتراق داخلی, توربین های بخار، موتورهای جت و غیره)، آب و هوا را پیش بینی می کند، فلز را ذوب می کند، عایق حرارتی و مواد مقاوم در برابر حرارت ایجاد می کند که در همه جا استفاده می شود - از ساخت خانه ها تا سفینه های فضایی.

fizikahelp.ru

خلاصه درس برای کلاس 8 "رسانایی حرارتی، همرفت، تابش"

در اینجا می توانید خلاصه درس 8 "رسانایی گرمایی، همرفت، تابش" را برای موضوع: فیزیک دانلود کنید. این سند به شما کمک می کند تا خوب و مواد با کیفیتبرای یک درس

موضوع: فیزیک و نجوم

کلاس: 8 روسیه

نوع درس: ترکیبی

هدف درس:

وسایل فنیآموزش: ___________________________________________________

_______________________________________________________________________

ساختار درس

1. سازماندهی درس (2 دقیقه)

با سلام خدمت دانشجویان

2. بررسی تکلیف (15 دقیقه) موضوع: انرژی درونی. راه های تغییر انرژی درونی

3. توضیح مطالب جدید. (15 دقیقه)

این نوع انتقال حرارت ویژگی های خاص خود را دارند، اما انتقال گرما در هر یک از آنها همیشه در یک جهت انجام می شود: از جسم گرم تر به جسمی که حرارت کمتری دارد. در این حالت انرژی درونی جسم گرمتر کاهش می یابد و جسم سردتر افزایش می یابد.

پدیده انتقال انرژی از قسمت گرمتر بدن به قسمتی با حرارت کمتر یا از جسم گرمتر به جسم کمتر گرمتر از طریق تماس مستقیم یا اجسام میانی هدایت حرارتی نامیده می شود.

در یک جسم جامد، ذرات دائماً در حال حرکت نوسانی هستند، اما حالت تعادل خود را تغییر نمی دهند. با افزایش دمای بدن هنگام گرم شدن، مولکول ها شروع به ارتعاش شدیدتر می کنند، زیرا انرژی جنبشی آنها افزایش می یابد. بخشی از این انرژی افزایش یافته به تدریج از یک ذره به ذره دیگر منتقل می شود. از یک قسمت بدن به قسمت های مجاور بدن و غیره. اما همه جامدات انرژی را به یک اندازه انتقال نمی دهند. در میان آنها به اصطلاح عایق هایی وجود دارد که مکانیسم هدایت حرارتی در آنها بسیار کند اتفاق می افتد. اینها عبارتند از آزبست، مقوا، کاغذ، نمد، گرانیت، چوب، شیشه و تعدادی مواد جامد دیگر. Medb و نقره رسانایی حرارتی بیشتری دارند. آن ها هستند راهنماهای خوبحرارت.

مایعات هدایت حرارتی پایینی دارند. هنگامی که یک مایع گرم می شود، انرژی داخلی از یک منطقه گرم تر به منطقه ای با حرارت کمتر در هنگام برخورد مولکول ها و تا حدی به دلیل انتشار منتقل می شود: مولکول های سریعتر به منطقه ای با حرارت کمتر نفوذ می کنند.

در گازها، به ویژه گازهای کمیاب، مولکول ها در فواصل نسبتاً زیادی از یکدیگر قرار دارند، بنابراین هدایت حرارتی آنها حتی کمتر از مایعات است.

خلاء یک عایق کامل است، زیرا هیچ ذره ای در آن برای انتقال انرژی داخلی وجود ندارد.

بسته به حالت داخلی، هدایت حرارتی مواد مختلف (جامد، مایع و گاز) متفاوت است.

مشخص است که هدایت حرارتی آب کم است و زمانی که لایه بالایی آب گرم می شود لایه زیرینخنک باقی می ماند هوا حتی بدتر از آب رسانای گرما است.

همرفت یک فرآیند انتقال حرارت است که در آن انرژی توسط جت های مایع یا گاز منتقل می شود. همرفت در جامدات وجود ندارد و در خلاء رخ نمی دهد.

Covection که به طور گسترده در زندگی روزمره و فناوری استفاده می شود، طبیعی یا رایگان است.

هیت سینک وسیله ای است که یک ظرف استوانه ای مسطح از فلز است که یک طرف آن سیاه و طرف دیگر آن براق است. هوا در داخل آن وجود دارد که با گرم شدن می تواند منبسط شود و از سوراخ خارج شود.

جذب فرآیند تبدیل انرژی تشعشعی به انرژی درونی بدن است.

سطح مشکی بهترین قطره چکان و بهترین جاذب است و پس از آن سطوح خشن، سفید و صیقلی قرار دارند.

4. تلفیق: (10 دقیقه) سوالات خودآزمایی، تکالیف و تمرینات

وظایف خاص: 1) مقایسه رسانایی حرارتی فلز و شیشه، آب و هوا، 2) مشاهده همرفت در یک اتاق نشیمن.

6. ارزیابی دانش دانش آموزان (1 دقیقه).

ادبیات پایه: فیزیک و نجوم پایه هشتم

مطالب تکمیلی: N. D. Bytko "فیزیک" قسمت 1 و 2

docbase.org

رسانایی گرمایی. همرفت. پرتو، کلاس هشتم

در اینجا می توانید رسانایی حرارتی را دانلود کنید. همرفت. پرتو، پایه هشتم برای موضوع: فیزیک. این سند به شما کمک می کند مطالب خوب و باکیفیت را برای درس تهیه کنید.

نکات درس فیزیک پایه هشتم

کوشیکووا ویکتوریا الکساندرونا،

معلم فیزیک

دبیرستان MBOU شماره 47 شهر بلگورود، منطقه بلگورود

موضوع درس: "رسانایی حرارتی. همرفت. تابش - تشعشع".

رسانایی گرمایی. همرفت. تابش - تشعشع

هدف درس: سازماندهی فعالیت هایی برای درک، درک و حفظ اولیه دانش و روش های فعالیت.

در طول کلاس ها

1. مرحله سازمانی

2. بررسی تکالیف

تست (2 گزینه)

1. دما کمیت فیزیکی است که مشخصه...

الف) ... توانایی بدن برای انجام کار.

ب) ... حالات مختلف بدن.

ج) ... درجه حرارت بدن.

2. دماسنج نشان داده شده در شکل چه دمای هوا را ثبت کرد؟ خطا در اندازه گیری دما چیست؟

الف) 30.5 درجه سانتیگراد؛ 0.5 درجه سانتی گراد. ب) 32 درجه سانتیگراد؛ 0.5 درجه سانتی گراد.

ج) 32 درجه سانتیگراد؛ 1 درجه سانتی گراد د) 30 درجه سانتیگراد؛ 1 درجه سانتی گراد

3. یک لیوان حاوی آب گرم(شماره 1)، در دیگری - گرم (شماره 2)، در سوم - سرد (شماره 3). در کدام یک از آنها دمای آب بیشتر است و در کدام یک مولکول های آب با کمترین سرعت حرکت می کنند؟

الف) شماره 2؛ شماره 3. ب) شماره 3; شماره 2. ج) شماره 1; شماره 3. د) شماره 2; شماره 1

4- کدام یک از پدیده های زیر حرارتی هستند؟

الف) افتادن روی نصف قاشق. ب) سوپ را روی اجاق گرم کنید.

ج) ذوب شدن برف در آفتاب. د) شنا در استخر.

5. کدام مولکول های بدن در حرکت حرارتی نقش دارند؟ در چه دمایی؟

الف) روی سطح بدن قرار دارد. در دمای اتاق.

ب) همه مولکول ها. در هر دمایی،

ج) در داخل بدن قرار دارد. در هر دمایی

د) همه مولکول ها. در درجه حرارت بالا.

6. در اتاق، توده های مساوی از دی اکسید کربن در مخازن یکسان زیر پیستون وجود دارد. گاز در کدام ظرف در موقعیت پیستون های نشان داده شده در شکل بیشترین انرژی را دارد؟

7- انرژی درونی بدن در کدام یک از موارد زیر تغییر می کند؟

الف) سنگی که از صخره می افتد، سریعتر و سریعتر سقوط می کند.

ب) دمبل ها را از روی زمین بلند کرده و روی قفسه قرار می دهند.

ج) اتو برقی به برق وصل شد و لباسشویی شروع به اتو کشیدن کرد.

د) نمک را از کیسه داخل نمکدان ریختند.

8. تغییر انرژی درونی کدام جسم در اثر انتقال حرارت در شرایط فوق اتفاق می افتد؟

الف) حرارت دادن مته هنگام ایجاد سوراخ با مته.

ب) کاهش دمای گاز در حین انبساط.

ج) سرد کردن یک چوب کره در یخچال،

د) گرم کردن چرخ های قطار در حال حرکت.

تست در مورد موضوع:

1. واحد دما ...

الف) ... ژول. ب) ... پاسکال. ج) ... وات. د) ... درجه سانتیگراد.

2. دمای بدن بستگی به ...

و او ساختار داخلی. ب) ... چگالی ماده آن.

ج) ...سرعت حرکت مولکول های آن. د) ... تعداد مولکول های موجود در آن.

3. مولکول های چای داغ چه تفاوتی با مولکول های همان چای دارند که سرد شده است؟

الف) اندازه ب) سرعت حرکت

ج) تعداد اتم های موجود در آنها. د) رنگ.

4. به چه حرکتی حرارتی می گویند؟

الف) حرکت جسمی که در طی آن گرم می شود.

ب) حركت آشفته مداوم ذرات تشكيل دهنده بدن.

ج) حرکت مولکول ها در بدن در دمای بالا.

5. انرژی درونی انرژی ذرات بدن است. متشکل از ...

الف) انرژی جنبشی همه مولکول ها.

ب) ... انرژی پتانسیل برهمکنش بین مولکول ها.

ج) انرژی جنبشی و پتانسیل همه مولکول ها.

6. بالن پرتاب شده توسط هواشناسان چه انرژی دارد؟

الف) جنبشی. ب) بالقوه

ج) داخلی د) تمام این انواع انرژی.

7. از چه راه هایی می توانید انرژی درونی بدن را تغییر دهید؟

الف) با به حرکت درآوردن آن. ب) با انجام کار روی بدن یا روی آن.

ج) بالا بردن آن تا ارتفاع معین. د) با انتقال حرارت.

8. در چه مثالی انرژی درونی بدن در اثر اجرا تغییر می کند کارهای مکانیکی?

الف) یک قاشق چای خوری در یک لیوان ریخته می شود آب گرم.

ب) هنگامی که کامیون به شدت ترمز کرد، بوی سوختگی از ترمزها می آمد.

ج) آب در کتری برقی در حال جوشیدن است.

د) شخص با فشار دادن دست های یخ زده خود را گرم می کند رادیاتور گرم.

"حرکت حرارتی. درجه حرارت. انرژی درونی"

3. به روز رسانی تجربه ذهنی دانش آموزان

انرژی درونی

راه های افزایش انرژی درونی

انتقال حرارت

انواع انتقال حرارت

4. یادگیری دانش جدید و روش های انجام کارها

1. رسانایی حرارتی پدیده انتقال انرژی درونی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر یا از جسمی به جسم دیگر در تماس مستقیم آنهاست.

شکل 7،8 (کتاب درسی پریشکین)

مایعات و گازها رسانایی حرارتی کمی دارند، زیرا فاصله بین مولکول ها از جامدات بیشتر است.

مواد زیر هدایت حرارتی ضعیفی دارند: پشم، مو، کاغذ، پر پرندگان، چوب پنبه، وکیوم.

2. همرفت - انتقال انرژی توسط جت های گاز یا مایع.

برای اینکه همرفت در گازها و مایعات اتفاق بیفتد، باید از پایین گرم شوند.

3. تابش - انتقال انرژی توسط پرتوهای مختلف، یعنی. به شکل امواج الکترومغناطیسی

5. بررسی اولیه درک آنچه آموخته شده است

6. تحکیم آموخته ها

کار بر روی مجموعه مسائل لوکاشیک شماره 945-955

7. نتایج، تکالیف

موارد 4-6، تمرینات 1-3

8. انعکاس

فهرست ادبیات استفاده شده

1. Peryshkin A.V. فیزیک. کلاس هشتم. - M.: Bustard، 2009.

2. Gromov S.V., Rodina N.A. فیزیک. کلاس نهم - M.: Prosveshchenie، 2002.

3. Chebotareva V.A. تست های فیزیک پایه هشتم – انتشارات امتحان، 1388.

4. Lukashik V.I., Ivanova E.V. مجموعه مسائل فیزیک پایه های 7-9 - M.: Prosveshchenie، 2008.

docbase.org

درس کلاس هشتم با موضوع "رسانایی گرمایی، همرفت، تابش"

موضوع: هدایت حرارتی، همرفت، تابش.

نوع درس: ترکیبی

هدف درس:

آموزشی: معرفی مفهوم انتقال حرارت، انواع انتقال حرارت، توضیح اینکه انتقال حرارت با هر نوع انتقال حرارت همیشه در یک جهت انجام می شود. که بسته به ساختار داخلی، هدایت حرارتی مواد مختلف (جامد، مایع و گاز) متفاوت است، که یک سطح سیاه بهترین ساطع کننده و بهترین جاذب انرژی است.

رشدی: ایجاد علاقه شناختی به موضوع.

آموزشی: ایجاد احساس مسئولیت، توانایی بیان شایسته و واضح افکار، توانایی رفتار و کار در یک تیم

ارتباط بین موضوعی: شیمی، ریاضیات

وسایل کمک بصری: 21-30 نقشه، جدول هدایت حرارتی

ساختار درس

1. سازماندهی درس (2 دقیقه)

با سلام خدمت دانشجویان

بررسی حضور و غیاب دانش آموزان و آمادگی کلاس برای کلاس.

2. نظرسنجی تکلیف (10 دقیقه) موضوع: انرژی درونی. راه های تغییر انرژی درونی

3. دیکته فیزیکی (تست متقابل) (5 دقیقه)

4. توضیح مطالب جدید. (15 دقیقه)

روش تغییر انرژی درونی که در آن ذرات یک جسم گرمتر، با داشتن انرژی جنبشی بیشتر، در تماس با جسم کمتر، انرژی را مستقیماً به ذرات یک جسم کمتر گرم منتقل می کنند، سه روش گرما نامیده می شود انتقال: هدایت حرارتی، همرفت و تابش.

در یک جسم جامد، ذرات دائماً در حال حرکت نوسانی هستند، اما حالت تعادل خود را تغییر نمی دهند. با افزایش دمای بدن هنگام گرم شدن، مولکول ها شروع به ارتعاش شدیدتر می کنند، زیرا انرژی جنبشی آنها افزایش می یابد. بخشی از این انرژی افزایش یافته به تدریج از یک ذره به ذره دیگر منتقل می شود. از یک قسمت بدن به قسمت های مجاور بدن و غیره. اما همه جامدات انرژی را به یک اندازه انتقال نمی دهند. در میان آنها به اصطلاح عایق هایی وجود دارد که مکانیسم هدایت حرارتی در آنها بسیار کند اتفاق می افتد. اینها عبارتند از آزبست، مقوا، کاغذ، نمد، گرانیت، چوب، شیشه و تعدادی مواد جامد دیگر. مس و نقره رسانایی حرارتی بیشتری دارند. رسانای حرارت خوبی هستند.

خلاء یک عایق کامل است زیرا فاقد ذرات برای انتقال انرژی داخلی است.

بسته به حالت داخلی، هدایت حرارتی مواد مختلف (جامد، مایع و گاز) متفاوت است.

هدایت حرارتی به ماهیت انتقال انرژی در یک ماده بستگی دارد و به حرکت خود ماده در بدن ارتباطی ندارد.

مشخص است که هدایت حرارتی آب کم است و هنگامی که لایه بالایی آب گرم می شود، لایه پایینی سرد می ماند. هوا حتی بدتر از آب رسانای گرما است.

همرفت یک فرآیند انتقال حرارت است که در آن انرژی توسط جت های مایع یا گاز منتقل می شود. Convection در لاتین به معنای "اختلاط" است. همرفت در جامدات وجود ندارد و در خلاء رخ نمی دهد.

همرفت، که به طور گسترده در زندگی روزمره و فناوری استفاده می شود، طبیعی یا رایگان است.

هنگامی که مایعات یا گازها را با یک پمپ یا همزن مخلوط می کنند تا به طور یکنواخت مخلوط شوند، همرفت همرفتی اجباری نامیده می شود.

در صورتی که گرما از یک جسم گرم شده به یک هیت سینک با استفاده از اشعه حرارتی نامرئی با چشم منتقل شود، نوع انتقال حرارت را تابش یا انتقال حرارت تابشی می نامند.

جذب فرآیند تبدیل انرژی تشعشعی به انرژی درونی بدن است.

تابش (یا انتقال حرارت تابشی) فرآیند انتقال انرژی از جسمی به جسم دیگر با استفاده از امواج الکترومغناطیسی است.

چگونه دمای بالاتربدن، شدت تابش بیشتر است. انتقال انرژی توسط تشعشع به وسیله ای نیاز ندارد: پرتوهای گرما می توانند از طریق خلاء نیز منتشر شوند.

سطح مشکی بهترین قطره چکان و بهترین جاذب است و پس از آن سطوح خشن، سفید و صیقلی قرار دارند.

جاذب خوب انرژی ها خوب هستندساطع کننده ها و جاذب های بد ساطع کننده های بد انرژی هستند.

5. تلفیق: (10 دقیقه) سوالات خودآزمایی، تکالیف و تمرینات

7. سنجش دانش دانش آموزان (1 دقیقه). انعکاس.

infourok.ru

هدایت حرارتی توسط تابش - کتاب راهنمای شیمیدان 21

گرما را می توان از طریق رسانایی، تابش و همرفت از یک قسمت به قسمت دیگر فضا منتقل کرد. در عمل، این نوع انتقال حرارت به ندرت به طور جداگانه مشاهده می شود (به عنوان مثال، همرفت با هدایت حرارتی و تابش همراه است). با این حال، اغلب یک نوع انتقال حرارت بر سایرین غالب است به حدی که می توان از تأثیر آنها غفلت کرد. به عنوان مثال، می‌توان فرض کرد که عبور گرما از دیواره‌های دستگاه تنها با رسانش حرارتی اتفاق می‌افتد. رسانایی حرارتی نیز در فرآیندهای گرمایش و سرمایش جامدات غالب است. انتقال حرارت می تواند از طریق رسانش، همرفت یا تابش رخ دهد. هدایت حرارتی فرآیند انتقال گرما از طریق یک جامد مانند دیواره فلاسک است. جابجایی در جایی امکان پذیر است که ذرات مواد دارای موقعیت ثابتی نباشند، یعنی در مایعات و گازها. در این حالت گرما با استفاده از ذرات متحرک منتقل می شود. تابش عبارت است از انتقال گرما توسط پرتوهای حرارتی با طول موج در محدوده 0.8-300 میکرون. اغلب، انتقال حرارت به هر سه روش به طور همزمان اتفاق می افتد، البته، نه به یک اندازه.

تشکیل بخار در سطح مشترک مایع-بخار به دلیل گرمای تامین شده از سطح گرمایش از طریق لایه بخار از طریق هدایت حرارتی و تابش اتفاق می افتد.

برهمکنش بخارهای قابل اشتعال با اکسیژن موجود در هوا در منطقه احتراق رخ می دهد که بخارات و هوای قابل اشتعال باید به طور مداوم در آن جریان داشته باشند. این در صورت دریافت مایع امکان پذیر است مقدار معینی ازگرمای مورد نیاز برای تبخیر گرما در طول فرآیند احتراق فقط از ناحیه احتراق (شعله) می آید، جایی که به طور مداوم آزاد می شود. گرما از ناحیه احتراق به سطح مایع از طریق تشعشع منتقل می شود. انتقال حرارت توسط رسانش حرارتی غیرممکن است، زیرا سرعت حرکت بخارات از سطح / مایع به منطقه احتراق سرعت بیشترانتقال حرارت از طریق آنها از منطقه احتراق به مایع. انتقال حرارت از طریق همرفت نیز غیرممکن است

توزیع گرما در داخل بدن به دو صورت امکان پذیر است: رسانش گرمایی و همرفت. در روش اول، گرما در اثر برخورد مولکول‌ها پخش می‌شود و مولکول‌های قسمت داغ‌تر بدن که به طور متوسط انرژی جنبشی بیشتری دارند، بخشی از آن را به مولکول‌های مجاور منتقل می‌کنند. بنابراین، گرما می تواند در بدن حتی در صورت عدم حرکت آشکار اجزای آن، به عنوان مثال در یک جسم جامد، پخش شود. در مایعات و گازها، همراه با رسانایی حرارتی، معمولاً توزیع گرما به صورت همرفتی نیز انجام می‌شود، یعنی با انتقال مستقیم گرما توسط توده‌های گرم‌تر مایع، که در حین حرکت مکان‌هایی با جرم کمتر گرم را اشغال می‌کنند. در گازها نیز این امکان وجود دارد که گرما از طریق تابش از یک قسمت گاز به قسمت دیگر منتقل شود.

گرما از منطقه احتراق به سطح زباله های نفتی عمدتاً از طریق تشعشع منتقل می شود. هیچ هدایت حرارتی به سمت لایه تبخیر وجود ندارد، زیرا سرعت حرکت بخارات از سطح مایع به منطقه احتراق بیشتر از سرعت انتقال گرما آنها از منطقه احتراق به مایع است.

انتقال حرارت از طریق جابجایی از سطح یک جامد به مایع (گاز) یا برعکس در مواردی اتفاق می افتد که ذرات یک گاز یا مایع مکان خود را نسبت به سطح معین تغییر داده و در عین حال به عنوان حامل گرما عمل می کنند. حرکت چنین ذرات یا در اثر حرکت کل جرم مایع (گاز) تحت تأثیر تأثیرات خارجی (همرفت اجباری)، یا نتیجه تفاوت در چگالی ماده در نقاط مختلف فضا است. ناشی از توزیع ناهموار دما در جرم ماده (همرفت طبیعی یا آزاد). همرفت همیشه با انتقال حرارت از طریق رسانش و تابش همراه است.

اگر انتقال انرژی به طور همزمان در یک محیط از طریق تشعشع و رسانایی حرارتی اتفاق بیفتد، آنگاه کمیتی که شدت این انتقال را در یک نقطه مشخص می کند، بردار Chx = Chl Ch خواهد بود، جایی که

هنگام در نظر گرفتن تعدادی از مشکلات کاربردی، جالب است که فرآیند انتقال حرارت در محیط های دوره ای حاوی لایه ها یا حفره های خلاء، که در آن انتقال حرارت تنها توسط تابش انجام می شود، مطالعه شود. در موارد دیگر، این حفره ها با گاز با ضریب هدایت حرارتی و جذب ناچیز پر می شوند. در این حالت اغلب می توان از وجود گاز غافل شد و این حفره ها را خلاء در نظر گرفت. سازه ها و مواد حاوی لایه های میانی و نولو

مواد شل با چگالی حجمی کم، مانند پودرها و الیاف پر از گاز در فشار جو، برای عایق بندی مایع کننده های هوا، مخازن اکسیژن و نیتروژن مایع، ستون های جداسازی گاز و سایر تجهیزاتی که دمای آنها از نقطه جوش نیتروژن مایع کمتر نمی شود، استفاده می شود. در چنین مواد عایق، نسبت حجم فضای گاز به حجم ماده جامد می تواند از 10 تا 100 باشد. در شکل. شکل 5.53 ضرایب هدایت حرارتی برخی از مواد سست رایج را نشان می دهد. رسانایی گرمایی بهترین نمونه‌های این مواد به هوا نزدیک می‌شود، که نشان می‌دهد هوای فضای بین ذرات بیشتر گرما را حمل می‌کند. این اصل عایق پر از گاز را توضیح می دهد که ماده جامد آن از انتقال حرارت توسط تابش و همرفت جلوگیری می کند. در یک حالت ایده آل، انتقال حرارت به دلیل هدایت حرارتی ماده جامد ناچیز است و گرما فقط توسط گاز منتقل می شود. در عایق بندی واقعی، مقداری گرما مستقیماً از ذرات یا الیاف پودر عبور می کند و رسانایی حرارتی حاصل معمولاً تا حدودی بیشتر از گاز است. استثنا پودرهای بسیار ریز هستند که فاصله بین ذرات آنها به قدری کوچک است که میانگین مسیر آزاد مولکول های گاز بیشتر از این فاصله ها است، رسانایی حرارتی گاز در این مورد، مانند کاهش فشار، کاهش می یابد. بنابراین، هدایت حرارتی عایق پودر، حتی اگر پودر در فشار اتمسفر با گاز پر شود، می تواند کمتر از هدایت حرارتی گازی باشد که فضای بین ذرات را پر می کند.

در خلاء خوب، انتقال حرارت توسط گاز باقیمانده ناچیز است. بنابراین، هنگام طراحی ظروف، آنها در تلاش برای کاهش جریان گرما از طریق عناصر نگهدارنده و انتقال حرارت از طریق تشعشع هستند. جریان گرما از طریق تکیه گاه های عایق تعیین می شود ویژگی های طراحیو قدرت مکانیکیپشتیبانی می کند تصمیم مشترکاین سوال غیر ممکن است اگر ابعاد ظرف محدود نباشد، با افزایش طول تکیه گاه ها و استفاده از ماده ای با رسانایی حرارتی کم، می توان از انتقال حرارت بسیار کمی در طول تکیه گاه ها اطمینان حاصل کرد. حتی در فضای محدودیک طراح با تجربه معمولا راهی برای افزایش مقاومت حرارتی تکیه گاه ها پیدا می کند. در مقابل، انتقال حرارت تابشی به طور ضعیف به ضخامت فضای عایق با ضخامت کمی از فضای خلاء بستگی دارد، خواص عایق آن به دلیل تقریب حتی اندکی بهبود می یابد.

انتقال حرارت از طریق هر دیواری از یک خنک کننده داغ تر به خنک کننده دیگر، خنک کننده سردتر پدیده نسبتاً پیچیده ای است. اگر به عنوان مثال یک بسته لوله ای اواپراتور را در نظر بگیریم که توسط گازهای دودکش گرم می شود، سه روش اصلی انتقال حرارت وجود دارد که به عنوان اصلی ترین آنها در نظر گرفته می شود. گرم گازهای دودکشاز طریق هدایت حرارتی، همرفت و تابش به لوله های پرتو منتقل می شود. گرما از طریق دیواره لوله ها فقط از طریق رسانایی حرارتی و از آن منتقل می شود سطح داخلیلوله به

هدایت حرارتی مربوط به انتقال گرما از طریق حرکت و برخورد اتم ها و مولکول های سازنده یک ماده است. این شبیه به فرآیند انتشار است که در آن مواد با استفاده از مکانیسم مشابهی منتقل می شوند. همرفت انتقال گرما از طریق حرکت توده‌های بزرگ مولکول‌ها است، یعنی در اصل، شبیه فرآیند اختلاط است. بدیهی است که انتقال حرارت از طریق همرفت فقط در مایعات و گازها اتفاق می افتد، در حالی که هدایت حرارتی نوع اصلی انتقال حرارت در جامدات است. در مایعات و گازها، همراه با همرفت، هدایت حرارتی نیز مشاهده می شود، اما اولی فرآیند بسیار سریع تری است و معمولاً فرآیند دوم را کاملاً می پوشاند. هم رسانایی و هم همرفت نیاز به یک محیط مادی دارند و نمی توانند در خلاء کامل رخ دهند. این امر تفاوت اصلی بین این دو فرآیند و فرآیند تابش را که به بهترین وجه در خلاء رخ می دهد، برجسته می کند. فرآیند دقیق، که توسط آن انرژی توسط تابش از طریق فضای خالی منتقل می شود، هنوز ثابت نشده است، اما برای هدف ما راحت است که آن را با استفاده از حرکت موج در یک محیط کاملاً فرضی (اتر) در نظر بگیریم. اعتقاد بر این است که انرژی درونی یک ماده به حرکت موجی اتر منتقل می شود، این حرکت در همه جهات منتشر می شود و هنگامی که یک موج با یک ماده برخورد می کند، انرژی می تواند منتقل شود، منعکس شود یا جذب شود. هنگامی که جذب می شود، می تواند انرژی درونی بدن را به سه طریق افزایش دهد: 1) با ایجاد یک واکنش شیمیایی،

در فرآیندهای با دمای بالا مانند ذوب شیشه، پخت آجر، ذوب آلومینیوم و غیره، که در آن دمای گازهای خروجی اگزوز به طور اجتناب ناپذیری بالا است، مقدار گرمای مفید سوخت در تعادل حرارتی احتراق کلی بخش کوچکی است (در مثال قبلی - 36٪ بدون در نظر گرفتن تلفات ناشی از تشعشع از دیواره های کوره). بنابراین، در این مورد، صرفه جویی در مصرف سوخت را می توان با استفاده از دستگاه های بازیابی حرارت، به عنوان مثال، بازیابی کننده ها برای گرم کردن هوای تامین شده برای احتراق سوخت یا دیگ های حرارتی هدر رفته برای تولید بخار اضافی، و همچنین با بهبود عایق حرارتی برای کاهش تلفات ناشی از تشعشع به دست آورد. ، هدایت حرارتی و همرفت از دیواره های سطح بیرونی کوره به فضای اطراف.

تبادل حرارت در هسته، محیط میانی و در مرزهای بین آنها از طریق هدایت حرارتی عنصر اسکلت جامد ماده، انتقال حرارت از یک ذره جامد به ذره همسایه در مکان های تماس مستقیم آنها، حرارت مولکولی انجام می شود. رسانایی در محیط پر کردن شکاف بین ذرات، انتقال حرارت در مرزهای ذرات جامد با تابش محیط خارجی از ذره به ذره از طریق محیط میانی، همرفت گاز و رطوبت موجود بین ذرات.

لایه های متراکم شده در خلاء نسبت به شرایط تشکیل آنها، به ویژه به دمای زیرلایه، شدت تراکم، دمای گاز متراکم شده، قدرت جریان گرمایی که توسط تابش و از طریق تابش به سطح میعان می شود، بسیار حساس هستند. هدایت حرارتی گاز باقیمانده

در ارتباط با موارد فوق، واضح است که ضریب هدایت حرارتی میعانات در معادله (5.52) یک مشخصه حرارتی یک جسم یکپارچه نیست، بلکه یک ماده بسیار پراکنده است. این ماده - میعانات - شامل یک اسکلت - یک اسکلت است که مجموعه ای از تعداد زیادی ذرات جامد - کریستال است که توسط شکاف هایی پر از گاز باقی مانده از یکدیگر جدا شده اند. در چنین ماده پیچیده ای، انتقال حرارت دیگر محدود به هدایت حرارتی یک جسم جامد نیست، بلکه از طریق انتقال حرارت در امتداد ذرات منفرد انجام می شود - عنصری از اسکلت جامد ماده انتقال حرارت، به لطف هدایت حرارتی از یک. ذره جامد به همسایه در مکان های تماس مستقیم آنها، هدایت حرارتی گاز باقیمانده در منافذ و حفره های بین ذرات تشعشع از ذره ای به ذره دیگر.

مقررات عمومی در تکنولوژی، ما اغلب مجبوریم با چنین مواردی از انتقال حرارت در هنگام تنظیم دما مقابله کنیم محیط، که این سطح با آن گرما را مبادله می کند و نه دمای سطح دیوار. در مقایسه با مسائل هدایت حرارتی و تابش حرارتی توسط جامدات، مشکل انتقال حرارت از مایع یا محیط گازی اطراف به سطح دیوار از طریق همرفت بسیار پیچیده‌تر است، و بنابراین، تا حد زیادی، هنوز تا حد زیادی حل نشده است. این روز. هنگامی که ما با انتقال گرما از جامد به مایع یا گاز سر و کار داریم، تبادل حرارت ناشی از هدایت حرارتی در مقایسه با تبادل حرارتی ناشی از همرفت کاهش می یابد. مورد دوم، همانطور که در بالا ذکر شد، شامل این واقعیت است که در یک لایه متحرک مایع یا گاز در مجاورت دیوار، به دلیل جریان موجود در این

انتقال حرارت از جسمی به جسم دیگر می تواند از طریق رسانایی، همرفت و تابش حرارتی رخ دهد.

بسیاری از پلیمرهای جامد و مایع تقریباً به طور کامل در برابر تشعشعات مادون قرمز غیرقابل نفوذ هستند، بنابراین انرژی فرودی توسط بدن جذب شده و در سطح آن به گرما تبدیل می شود. با این حال، هنوز هم مقداری گرما بلافاصله از طریق همرفت و تابش به محیط از دست می‌رود. گرمای جذب شده از طریق فرآیند انتقال حرارت رسانا در بدن توزیع می شود. توزیع دما در جسم گرم شده توسط انرژی تابشی نه تنها به جریان گرما، بلکه به هدایت حرارتی ماده و تلفات حرارتی همرفتی از سطح بستگی دارد.

انتقال حرارت را می توان از طریق یکی از سه روش زیر یا ترکیبی از آنها انجام داد. این روش ها به سختی 1) هدایت حرارتی، 2) همرفت و 3) تابش هستند

یکی از رایج ترین و قدیمی ترین (پیشنهاد شده در سال 1880) روش رسانایی حرارتی است. عملکرد آنالایزرهای گاز هدایت سنجی حرارتی بر اساس وابستگی است مقاومت الکتریکیهادی با عالی ضریب دمایمقاومت در برابر هدایت حرارتی مخلوط اطراف هادی. گرما از طریق منتقل می شود محیط گازاز طریق هدایت، همرفت و تابش. رسانایی حرارتی گاز به ترکیب آن بستگی دارد. آنها در تلاش برای کاهش یا تثبیت نسبت انتقال حرارت توسط همرفت و تابش هستند.

بنابراین، آب در گردش در یک خنک کننده خاص با انتقال گرما به هوای اتمسفر خنک می شود و بخشی از گرما در نتیجه تبخیر سطحی آب - تبدیل بخشی از آب به بخار و انتقال این بخار از طریق انتشار منتقل می شود. در هوا، بخش دیگر - به دلیل تفاوت بین دمای آب و هوا، یعنی انتقال حرارت از طریق تماس (رسانش حرارتی و همرفت). مقدار بسیار کمی گرما نیز توسط تابش از آب خارج می شود که معمولاً در تعادل حرارتی در نظر گرفته نمی شود. در همان زمان، جریان گرما به آب سرد شده از تابش خورشیدی، که به قدری کوچک است که در تعادل حرارتی برج های خنک کننده و حوضچه های سمپاشی نادیده گرفته می شود.

گرما از اجسام با حرارت بیشتر به اجسام با حرارت کمتر از طریق هدایت حرارتی، همرفت و تابش حرارتی منتقل می شود. -

مقایسه فرآیندهای انتقال حرارت ناشی از تابش و هدایت حرارتی. رسانایی حرارتی ناشی از حرکت ریز ذرات بدن است که توسط تابش از طریق امواج الکترومغناطیسی یا فوتون ها انجام می شود. هیچ هدایت حرارتی در فضای خالی وجود ندارد. تبادل حرارت توسط تابش بین اجسام هم در حضور و هم در غیاب یک محیط مادی رخ می دهد. اگر محیط تابش را جذب نکند، دمای آن به هیچ وجه بر فرآیند انتقال حرارت تأثیر نمی گذارد. به عنوان مثال می توانید با فوکوس کردن یک جسم چوبی را آتش بزنید اشعه های خورشیدبا استفاده از لنز ساخته شده از یخ

احتراق سوخت با آزاد شدن و انتقال گرما و همچنین تلفات یا به عبارت دقیق تر اتلاف گرما به محیط اطراف همراه است. انتقال گرما از طریق جابجایی انجام می شود، یعنی مستقیماً توسط یک جریان گاز در حال افزایش و همچنین توسط جریان ذرات جامد حرکت می کند. علاوه بر این، انتقال حرارت در داخل گاز اتفاق می افتد و ذرات از طریق رسانایی و تابش جریان می یابند. هدایت حرارتی در محیط های گاز و ذرات و همچنین انتشار مولکولی بدون توجه به حرکت آنها صورت می گیرد. Pot1 و جرم و گرما به دلیل انتشار و هدایت حرارتی به طور مشترک در حضور گرادیان ها - دما و غلظت (به طور دقیق تر، پتانسیل شیمیایی x) - ایجاد می شوند و توسط توابع خطی متقابل و y7 تعیین می شوند (به فصل های V و VI مراجعه کنید). اما در عمل می توان از انتقال حرارت ناشی از گرادیان غلظت و همچنین انتقال جرم ناشی از گرادیان دما (انتشار حرارتی) چشم پوشی کرد.

برای یک جریان همدما T - onst و از رابطه p = pRT از فرمول (Za) در - 1 پیروی می کند. در مورد جریان آدیاباتیک، فرض می شود که گرما فقط از طریق همرفت منتقل می شود (هیچ رسانایی گرمایی یا تشعشع وجود ندارد. ) و در فرمول (21) dQ = O داریم. برای یک مجرد

چند کیلووات. با استفاده از یک مدار کمکی، جرقه ای ایجاد می شود که تعدادی یون تولید می کند و سپس یک جریان حلقه قوی در گاز یونیزه شده توسط القای مغناطیسی ایجاد می شود. پلاسمای حاصل تا چند ده هزار درجه کلوین گرم می شود که به طور قابل توجهی بالاتر از دمایی است که در آن شیشه کوارتز نرم می شود. بدیهی است که باید راهی برای محافظت از منبع در برابر خود تخریبی یافت که با استفاده از جریان آرگون که به عنوان خنک کننده عمل می کند به دست می آید. آرگون به صورت مماس از لوله بیرونی با سرعت بالا تغذیه می شود (شکل 9-6)، که تولید می کند جریان گرداب(در شکل نشان داده شده است)، و دما کاهش می یابد. پلاسمای داغ تمایل دارد در فاصله ای از دیوارها به شکل حلقوی تثبیت شود که از گرم شدن بیش از حد نیز جلوگیری می کند. نمونه در یک نبولایزر (که در شکل نشان داده نشده است) اسپری می شود و توسط جریان آهسته آرگون به مرکز (به سوراخ پای) منتقل می شود. در اینجا با هدایت حرارتی و تشعشع تا 7000 کلوین گرم می شود و کاملاً اتمیزه و برانگیخته می شود. از دست دادن اتم های قابل تشخیص به دلیل یونیزاسیون (منبع مشکل در AAS پلاسما) به دلیل وجود اتم های آرگون که راحت تر یونیزه می شوند، نقش عمده ای در طیف سنجی ICP بازی نمی کند.

مخلوط گاز از طریق کانال های بین دانه های کاتالیزور جریان می یابد. در این حالت انتقال گرما و جرم بین ذرات و جریان اتفاق می افتد. در هسته جریان، انتقال جرم و حرارت عمدتاً به دلیل همرفت انجام می شود، زیرا جریان معمولاً متلاطم است در نزدیکی سطح یک لایه مرزی آرام وجود دارد که در آن سرعت گاز در سطح گرانول به صفر می رسد. . انتقال معرف ها و محصولات واکنش از طریق آن در جهت عادی به سطح توسط انتشار مولکولی و گرما با هدایت حرارتی انجام می شود. انتقال حرارت همچنین می تواند از طریق هدایت حرارتی از ذره ای به ذره دیگر از طریق سطح تماس و تابش بین ذرات رخ دهد.

سه نوع انتقال حرارت وجود دارد: رسانایی، همرفت و تابش حرارتی. رسانایی حرارتی پدیده انتقال حرارت از طریق تماس مستقیم بین ذرات با دماهای مختلف است. این نوع شامل انتقال حرارت در جامدات، به عنوان مثال، از طریق دیواره یک دستگاه است. همرفت پدیده انتقال حرارت از طریق انتقال ذرات مایع یا گاز و مخلوط کردن آنها با یکدیگر است. تبادل گرما همچنین می تواند از طریق تابش - انتقال انرژی مانند نور در قالب امواج الکترومغناطیسی - انجام شود.

جهت حرکت متقابل فازهای جامد و گاز نقش مهمی در فرآیند احتراق (گاز شدن) سوخت ایفا می کند. دو طرح شناخته شده برای سازماندهی حرکت جریان گاز و سوخت وجود دارد، جریان همزمان و جریان مخالف. در طرح جریان مستقیم جریان گاز و سوخت، آماده‌سازی حرارتی معرف‌ها بدون مشارکت گازهای داغ و عمدتاً از طریق انتقال گرما از منطقه احتراق با انتقال حرارت و تشعشع با شدت کمتری انجام می‌شود. در طرح ضد حریق، احتراق قابل اعتمادتر سوخت حاصل می شود، زیرا گرما برای گرم کردن آن از طریق همرفت از گازهای داغ و هدایت حرارتی از سطوح داغ منتقل می شود.

لازم به ذکر است که در رابطه با مواد پراکنده، اصطلاح رسانایی حرارتی را می توان فقط به صورت مشروط به کار برد، در صورتی که منظور ما از این مفهوم نه تنها انتقال حرارت رسانا (یعنی خود هدایت حرارتی)، بلکه انتقال حرارت از طریق همرفت و تابش است. بنابراین، ضریب هدایت حرارتی تعیین شده برای محیط های پراکنده مقدار معینی معادل ضریب هدایت حرارتی در معادله فوریه است، اگر به طور کلی این معادله در شرایط داده شده قابل اعمال باشد (یعنی اگر فرآیند انتقال حرارت از طریق مکانیسم های ذکر شده قابل اجرا باشد. با این معادله کاملاً دقیق توصیف شده است). بنابراین، صحیح تر است که این کمیت را ضریب هدایت حرارتی معادل بنامیم (به بخش II و غیره مراجعه کنید). با در نظر گرفتن این موضوع، به منظور اختصار، اصطلاح عمومی پذیرفته شده هدایت حرارتی را حفظ خواهیم کرد.

این محققان داده‌های خود را با بیانی برای هدایت حرارتی مؤثر دانه‌های ذرات مقایسه کردند. آنها مانند مایر می گویند که رسانایی گرمایی مؤثر در هر سطحی برابر با میانگین رسانایی گرمایی هوا و سوخت نسبت به قسمتی از سطح پوشیده شده توسط هر یک است و رسانایی حرارتی معادل از تابش جسم سیاه به دست می آید. از طریق حفره ها با استفاده از این معادله، با کمی ساده‌سازی که اجازه داد، مایر توانست رسانایی حرارتی موثر لایه سوخت را بر حسب رسانایی حرارتی واقعی سوخت، حجم حفره‌ها، دمای لایه سوخت و قطر آن بیان کند. بزرگترین ذرات رسانایی تنلوئیک گازی که حفره ها را پر می کند در داده های تجزیه و تحلیل قسمت های مختلف آن گنجانده شده است و به طور مستقیم قابل تشخیص نیست. به عنوان شاخصی از ترتیب بزرگی به دست آمده از این عبارت، هدایت حرارتی موثر یک لایه کک در دمای 815 درجه با حجم خالی 50٪ و با حد بالایی اندازه دانه 2.54 C./I داده شده است. که برابر با 0.00414 تعیین شد. رسانایی حرارتی واقعی سوخت به قدری کسری کوچک (حدود 5%) از میزان موثر است که هدایت حرارتی موثر کل لایه تا حد زیادی مستقل از سوخت مصرفی است.

مقررات عمومی در مهندسی، ما اغلب باید با مواردی از انتقال حرارت در زمانی که دمای محیط مشخص شده است، به جای دمای سطح دیوار سر و کار داشته باشیم. در مقایسه با هدایت حرارتی و تابش حرارتی، انتقال گرما از طریق همرفت از محیط مایع یا گاز اطراف به سطح دیوار، فرآیندی بسیار پیچیده‌تر و دور از مطالعه است. هنگامی که گرما از جامد به مایع یا گاز منتقل می شود، تبادل حرارت به دلیل رسانایی گرمایی در مقایسه با تبادل حرارتی ناشی از همرفت کاهش می یابد. مورد دوم این است که در یک لایه متحرک مایع یا گاز در مجاورت دیوار، به دلیل جریان موجود در این لایه، همه چیز با دیوار تماس پیدا می کند. زمان جدید و ذرات جدید، که به این ترتیب یا گرما را با خود می برند یا به دیواره ای که با آن در تماس هستند می دهند. این حمل و نقل همرفتی

تا دمای مشخص و در محل مشعل قرار داده شود. به این ترتیب می‌توان مقدار روشنایی طیفی شعله را به دست آورد و از اینجا، طبق قانون کیرشهوف، روشنایی طیفی جسم سیاه را در همان دمای دمای شعله نیز بدست آورد. این دما با دمای شعله مقایسه شد و به شرح زیر اندازه گیری شد: یک سیم نازک پلاتین-رودیوم واقع در خارج از شعله با عبور جریان گرم می شود و انرژی تابش آن توسط یک ستون حرارتی در دماهای مختلف اندازه گیری می شود. دومی با استفاده از یک پیرومتر نوری اندازه گیری شد. بر این اساس، منحنی انرژی تابش (بر حسب وات بر سانتی متر طول سیم) به عنوان تابعی از دما ساخته شد. سپس سیم به شعله وارد شد و دمای آن اندازه گیری شد اندازه های مختلفبه او ابلاغ شد انرژی الکتریکی. از اینجا، منحنی دیگری ساخته شد که منبع انرژی (بر حسب وات بر سانتی متر طول سیم) را به عنوان تابعی از دما بیان می کند. برای یک مقدار دمای معین، این منحنی ها قطع می شوند. برای تشعشع از سیم، شعله تقریبا شفاف است. این امر از انتشار نسبتاً کم سیم در ناحیه نوارهای جذب مادون قرمز شعله ناشی می شود و علاوه بر i jro، با آزمایش مستقیم نیز تأیید شد. بنابراین در این دما مقدار انرژی ساطع شده از ارزن برابر با مقدار انرژی الکتریکی ارسالی است. این تنها زمانی می تواند اتفاق بیفتد که انرژی از دست نرود و از طریق رسانش حرارتی یا همرفت به سیم منتقل نشود، یعنی. اگر دمای سیم و شعله گاز یکسان باشد. بنابراین نقطه تقاطع دمای شعله گاز را تعیین می کند.

با تبخیر قطره، سرد می شود. با توجه به تشابه بین پدیده هدایت حرارتی و انتشار (غفلت از انتقال حرارت از طریق همرفت و تابش، در نظر گرفتن ضریب هدایت حرارتی R یک محیط گازی مستقل از دما و غلظت بخار، یعنی با در نظر گرفتن l = onst)، ما می تواند معادلات توزیع دمای ثابت حول یک افت کروی را بنویسد، مشابه (4.3)

مورائور یک نظریه کمی کامل ارائه نکرد، بلکه نتایج را به هم مرتبط کرد تعداد زیادیآزمایش با تصویری کیفی از فرآیند احتراق. تجزیه سطحی سوخت، که یک مخلوط گاز قابل احتراق تولید می کند، به عنوان مرحله تعیین کننده سرعت احتراق در نظر گرفته می شود و پارامترهایی مانند فشار، دمای اولیه، دمای شعله، گرمای انفجار و تشعشع به گونه ای تفسیر می شوند که گویی بر این مرحله اولیه تأثیر گذاشته اند. تجزیه. انتقال انرژی از شعله به سطح سوخت از طریق فرآیند هدایت حرارتی که سرعت آن متناسب با فشار است و فرآیند تشعشع که مستقل از فشار است، صورت می گیرد. این قانون زیر را برای نرخ سوختن ارائه می دهد