Lämmönsiirron tyypit: lämmönjohtavuus, konvektio, säteily. Tyhjiö ei johda lämpöä! Miksi? Näyttävätkö ne saman lämpötilan

22.10.2016 klo 15:50:35

Lämmönsiirtotyypit

Fysiikan luokka 8

Copyright © 2007 Microsoft Corporation. Kaikki oikeudet pidätetään. Microsoft, Windows, Windows Vista ja muut tuotenimet ovat tai voivat olla rekisteröityjä tavaramerkkejä ja/tai tavaramerkkejä Yhdysvalloissa ja/tai muissa maissa.

Tämän asiakirjan sisältämät tiedot ovat vain esittelytarkoituksia varten, eivätkä ne edusta Microsoft Corporationin näkemyksiä tämän esityksen ajankohtana. Muuttuvien markkinaolosuhteiden vuoksi Microsoft ei takaa tämän esityksen jälkeen annettujen tietojen oikeellisuutta eikä ota siitä mitään vastuuta. MICROSOFT MYÖNTÄ MITÄÄN NIMENOMAA, OLUETTUA TAI LAKISÄÄTEISTÄ TAKUUTA TÄMÄN ESITTELYN TIEDOT KOSKEVAA.

LÄMMÖNJOHTOKYKY

energian siirtyminen kuumemmista kehon osista vähemmän kuumennettuihin lämpöliikkeen ja mikrohiukkasten (atomit, molekyylit, ionit jne.) vuorovaikutuksen vuoksi, mikä johtaa kehon lämpötilan tasaantumiseen.

Eri materiaaleilla on erilainen lämmönjohtavuus

Kupari Teräs

LÄMMÖNJOHTAVUUS KOTITALOUDESSA

Hyvä lämmönjohtavuus

Huono lämmönjohtavuus

KONVEKTIO

se on energian siirtoa neste- tai kaasusuihkuilla. Konvektiolla aine siirtyy.

KONVEKTIO VOI OLLA:

LUONNOLLINEN

KEINOTEKOINEN

(PAKKO)

Konvektio kotona

Lämmityskotelo

Jäähdytyskotelo

Ja lämmönjohtavuuden ja konvektion kanssa yksi energiansiirron edellytyksistä on aineen läsnäolo. Mutta miten Auringon lämpö siirtyy meille maan päällä, koska ulkoavaruus on tyhjiö, ts. ei ole ainetta tai se on sisällä hyvin harvassa kunto?

Siksi on olemassa jokin muu tapa siirtää energiaa

SÄTEILY

Säteily on energian emissio- ja etenemisprosessi aaltojen ja hiukkasten muodossa.

Kaikki ympärillämme olevat kehot säteilevät lämpöä tavalla tai toisella.

auringonvalo

Pimeänäkölaite vangitsee heikoimman lämpösäteilyn ja muuntaa sen kuvaksi

Kevyet (peili) pinnat - heijastavat lämpösäteilyä

Tällä tavalla lämpöhäviötä voidaan vähentää tai lämpöä voidaan ohjata Oikea paikka

Tummat pinnat imevät lämpösäteilyä

Aurinkokeräin on laite, joka kerää lämpöenergiaa auringosta (aurinkovoimalasta) näkyvän valon ja lähi-infrapunasäteilyn kuljettamana. Toisin kuin aurinkopaneelit tuottaa sähköä suoraan, aurinkokeräin tuottaa lämmönsiirtomateriaalin lämmityksen.

Miksi kauniisti suunniteltuja lämmityspattereita ei sijoiteta huoneeseen lähelle kattoa?
Miksi kuumana aurinkoisena kesäpäivänä käytämme kevyitä ja kevyitä vaatteita, peitämme päämme vaalealla hatulla, panamahatulla jne?
Miksi sakset ovat kylmempiä kuin lyijykynä?

Teoria: Lämmönjohtavuus on ilmiö, jossa sisäinen energia siirtyy kehon osasta toiseen tai kehosta toiseen niiden suoran kosketuksen aikana.
Mitä tiheämmin molekyylit sijaitsevat toistensa suhteen, sitä parempi on kehon lämmönjohtavuus. (Lämmönjohtavuus riippuu mm. ominaislämpö vartalo)
Harkitse koetta, jossa neilikat kiinnitetään metallitankoon vahalla. Toisessa päässä sauvaan tuotiin henkilamppu, lämpö leviää ajan myötä sauvaa pitkin, vaha sulaa ja neilikat putoavat. Tämä johtuu siitä, että molekyylit liikkuvat nopeammin kuumennettaessa. Alkoholilampun liekki lämmittää tangon toisen pään, tästä päästä tulevat molekyylit alkavat värähdellä nopeammin, törmäävät viereisiin molekyyleihin ja siirtävät osan energiastaan niille, jolloin sisäinen energia siirtyy osasta toiseen.

Konvektio on sisäisen energian siirtoa neste- tai kaasukerroksilla. Konvektio kiinteissä aineissa on mahdotonta.
Säteily on sisäisen energian siirtoa säteiden avulla (sähkömagneettinen säteily).

Harjoittele:

Ratkaisu:
Vastaus: 2.
1) Turisti sytytti tulen pysähtyessään tyynellä säällä. Jonkin etäisyyden päässä tulesta turisti tuntee lämpöä. Millä tavalla lämmön siirtyminen tulesta turistille pääasiassa tapahtuu?
1) lämmönjohtavuuden avulla
2) konvektiolla
3) säteilyllä
4) lämmön johtumisen ja konvektion avulla
Ratkaisu (kiitos Alenalle): säteilyn avulla. Koska energiaa ei tässä tapauksessa siirretty lämmönjohtavuudella, koska ihmisen ja tulen välillä oli ilmaa - huono lämmönjohdin. Konvektiota ei myöskään täällä voida havaita, koska tuli oli lähellä ihmistä, ei hänen alla, joten tässä tapauksessa energian siirto tapahtuu säteilyn kautta.
Vastaus: 3
Harjoittele: Millä aineista on paras lämmönjohtavuus normaaleissa olosuhteissa?
1) vesi 2) teräs 3) puu 4) ilma
Ratkaisu: Ilmalla on huono lämmönjohtavuus, koska molekyylien välinen etäisyys on suuri. Teräksellä on pienin lämpökapasiteetti.
Vastaus: 2.
Oge tehtävä fysiikassa (fipi): 1) Opettaja suoritti seuraavan kokeen. Kaksi samankokoista tankoa (kuparinen on vasemmalla ja teräs oikealla), joihin naulat oli kiinnitetty parafiinin avulla, lämmitettiin päästä alkoholilampulla (katso kuva). Kuumennettaessa parafiini sulaa ja neilikat putoavat.

Valitse luettelosta kaksi väitettä, jotka vastaavat kokeellisten havaintojen tuloksia. Ilmoita heidän numeronsa.
1) Metallitangojen kuumeneminen tapahtuu pääasiassa säteilyn avulla.
2) Metallitangojen kuumeneminen tapahtuu pääasiassa konvektiolla.
3) Metallitangojen kuumeneminen tapahtuu pääasiassa lämmönjohtavuuden avulla.
4) Kuparin tiheys on pienempi kuin teräksen.
5) Kuparin lämmönjohtavuus on suurempi kuin teräksen lämmönjohtavuus
Ratkaisu: Metallitangojen kuumeneminen tapahtuu pääasiassa lämmönjohtamisen avulla, sisäinen energia siirtyy tangon osasta toiseen. Kuparin lämmönjohtavuus on suurempi kuin teräksen lämmönjohtavuus, koska kupari lämpenee nopeammin.
Vastaus: 35

Oge-tehtävä fysiikassa (fipi): Kaksi identtistä jääpalaa tuotiin pakkasesta lämpimään huoneeseen. Ensimmäinen lohko käärittiin villahuiviin ja toinen jätettiin auki. Kumpi palkki lämpenee nopeammin? Selitä vastaus.
Ratkaisu: Toinen tanko lämpenee nopeammin, villahuivi estää sisäisen energian siirtymisen huoneesta tankoon. Villa ei johda lämpöä hyvin, sillä on huono lämmönjohtavuus, minkä vuoksi jääpala lämpenee hitaammin.

Oge-tehtävä fysiikassa (fipi): Minkä värinen kuuma vedenkeitin - musta vai valkoinen - jäähtyy nopeammin, kun kaikki muut asiat ovat samat, ja miksi?
1) valkoinen, koska se absorboi lämpösäteilyä tehokkaammin
2) valkoinen, koska sen lämpösäteily on voimakkaampaa
3) musta, koska se absorboi lämpösäteilyä voimakkaammin
4) musta, koska sen lämpösäteily on voimakkaampaa
Ratkaisu: Mustat kappaleet imevät paremmin lämpösäteilyä, esimerkiksi auringossa mustassa säiliössä oleva vesi lämpenee nopeammin kuin valkoisessa. Reilu ja käänteinen prosessi, musta kappale jäähtyy nopeammin.
Vastaus: 4

Oge-tehtävä fysiikassa (fipi): Kiinteissä aineissa lämmönsiirto voidaan suorittaa
1) lämmönjohtavuus
2) konvektio
3) konvektio ja lämmönjohtavuus
4) säteily ja konvektio
Ratkaisu: Kiinteissä aineissa lämmönsiirto voi tapahtua vain lämmönjohtamalla. Kiinteässä aineessa molekyylit ovat lähellä tasapainoasemaa ja voivat vain värähtää sen ympärillä, joten konvektio on mahdotonta.
Vastaus: 1

Oge-tehtävä fysiikassa (fipi): Mistä mukista - metallista vai keraamisesta - on helpompi juoda kuumaa teetä polttamatta huulia? Selitä miksi.
Ratkaisu: Metallimukin lämmönjohtavuus on korkeampi ja kuuman teen lämpö siirtyy huulille nopeammin ja palaa enemmän.

Lämmönsiirto On tapa muuttaa kehon sisäistä energiaa siirrettäessä energiaa kehon osasta toiseen tai kehosta toiseen ilman työtä. Siellä on seuraavat lämmönsiirron tyypit: lämmönjohtavuus, konvektio ja säteily.

Lämmönjohtokyky

Lämmönjohtokyky Onko prosessi, jossa energiaa siirretään kehosta toiseen tai kehon osasta toiseen hiukkasten lämpöliikkeen vuoksi. On tärkeää, että lämmönjohtavuudella ei tapahdu aineen liikettä, vaan energia siirtyy kappaleesta toiseen y tai kehon osasta toiseen.

Eri aineilla on erilainen lämmönjohtavuus. Jos laitat jääpalan vedellä täytetyn koeputken pohjalle ja asetat sen yläpään alkoholilampun liekin päälle, niin hetken kuluttua koeputken yläosassa oleva vesi kiehuu ja jää ei sula. Näin ollen vedellä, kuten kaikilla nesteillä, on huono lämmönjohtavuus.

Kaasuilla on vielä huonompi lämmönjohtavuus. Ota koeputki, jossa ei ole muuta kuin ilmaa, ja aseta se alkoholilampun liekin päälle. Koeputkeen asetettu sormi ei tunne lämpöä. Tästä syystä ilman ja muiden kaasujen lämmönjohtavuus on huono.

Metallit ovat hyviä lämmönjohtimia, pahimpia ovat erittäin harvinaiset kaasut. Tämä johtuu niiden rakenteen erityispiirteistä. Kaasumolekyylit sijaitsevat toisistaan suuremmilla etäisyyksillä kuin kiinteiden aineiden molekyylit ja törmäävät paljon harvemmin. Siksi energian siirtyminen molekyylistä toiseen kaasuissa ei ole yhtä voimakasta kuin kiinteissä aineissa. Nesteen lämmönjohtavuus on kaasujen ja kiinteiden aineiden lämmönjohtavuuden välissä.

Konvektio

Kuten tiedät, kaasut ja nesteet johtavat lämpöä huonosti. Samalla ilma lämmitetään höyrylämmitysakuista. Tämä johtuu eräänlaisesta lämmönjohtavuudesta, jota kutsutaan konvektioksi.

Jos paperista valmistettu kääntöpöytä asetetaan lämmönlähteen päälle, kääntöpöytä alkaa pyöriä. Tämä johtuu siitä, että lämmitetyt, vähemmän tiheät ilmakerrokset kelluntavoiman vaikutuksesta nousevat ylös ja kylmemmät siirtyvät alas ja ottavat paikkansa, mikä johtaa kääntöpöydän pyörimiseen.

Konvektio- lämmönsiirron tyyppi, jossa energiaa siirretään neste- tai kaasukerroksilla. Konvektio liittyy aineen siirtymiseen, joten se voi tapahtua vain nesteissä ja kaasuissa; konvektiota ei tapahdu kiinteissä aineissa.

Säteily

Kolmas lämmönsiirron tyyppi - säteilyä... Jos tuot kätesi verkkoon liitetyn sähköliesi kierteeseen, palamaan hehkulamppu, lämmitettyyn silitysrautaan, jäähdyttimeen jne., voit selvästi tuntea lämmön.

Kokeet osoittavat myös, että mustat kappaleet imevät ja emittoivat energiaa hyvin, kun taas valkoiset tai kiiltävät kappaleet emittoivat ja absorboivat sitä huonosti. Ne heijastavat energiaa hyvin. Siksi on ymmärrettävää, miksi he käyttävät kevyitä vaatteita kesällä, miksi he mieluummin värjäävät kotona etelässä. valkoinen väri.

Energia välittyy säteilyn avulla Auringosta Maahan. Koska Auringon ja Maan välinen avaruus on tyhjiö (Maan ilmakehän korkeus on paljon pienempi kuin etäisyys siitä aurinkoon), energiaa ei voida siirtää konvektiolla tai lämmönjohtamisella. Siten energian siirto säteilyllä ei vaadi minkään väliaineen läsnäoloa, tämä lämmönsiirto voidaan suorittaa tyhjiössä.

Luonnossa lämmönsiirtoa on kolmenlaisia: 1) lämmönjohtavuus; 2) konvektio; 3) säteily.

Lämmönjohtokyky

Lämmönjohtavuus tarkoittaa lämmön siirtymistä kehosta toiseen, kun ne koskettavat tai lämpimämmästä kehon osasta kylmään.

Eri aineilla on erilainen lämmönjohtavuus. Kaikilla metalleilla on korkea lämmönjohtavuus. Kaasuilla on alhainen lämmönjohtavuus, tyhjiöllä ei ole lämmönjohtavuutta (tyhjiössä ei ole hiukkasia, jotka antaisivat lämmönjohtavuuden).

Aineita, jotka johtavat huonosti lämpöä, kutsutaan lämmöneristeiksi.

Keinotekoisesti luotuja lämmöneristeitä ovat kivivilla, polystyreenivaahto, vaahtokumi, kermetit (käytetään avaruusalusten valmistuksessa).

Konvektio

Lämmön leviämistä liikkuvien kaasu- tai nestesuihkujen avulla kutsutaan konvektioksi.

Konvektion aikana itse aine siirtää lämpöä. Konvektiota havaitaan vain nesteissä ja kaasuissa.

Lämpösäteily

Lämmön leviämistä lämpimästä kehosta infrapunasäteiden avulla kutsutaan lämpösäteilyksi.

Lämpösäteily on ainoa lämmönsiirtomuoto, joka voi tapahtua tyhjiössä. Mitä korkeampi lämpötila, sitä voimakkaampi lämpösäteily. Lämpösäteilyä tuottavat esimerkiksi ihmiset, eläimet, maa, aurinko, liesi, tuli. Infrapunasäteilyä voidaan kuvata tai mitata lämpökameralla (lämpökamera).

Infrapunalämpökamerat tunnistavat näkymätöntä infrapuna- tai lämpösäteilyä ja tarjoavat tarkat kosketuksettomat lämpötilamittaukset.Infrapunatermografia mahdollistaa lämpösäteilyn täydellisen visualisoinnin. Kuvassa näkyy infrapunasäteily ihmisen kämmenestä.

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

Rakennusten ja rakenteiden termografisessa tutkimuksessa voidaan havaita rakenteelliset kohteet, joilla on lisääntynyt lämmönläpäisevyys, tarkistaa eri rakenteiden liitosten laatu ja löytää paikkoja, joissa ilmanvaihto on lisääntynyt.

www.yaklass.ru

Esimerkkejä 15-20 lämpöilmiöstä, joista yksi (säteily; konvektio; lämmönsiirto)

Lämmitys ja jäähdytys, haihtuminen ja kiehuminen, sulaminen ja jähmettyminen, kondensaatio ovat kaikki esimerkkejä lämpöilmiöistä.

Päälämmönlähde maan päällä on aurinko. Mutta lisäksi ihmiset käyttävät monia keinotekoisia lämmönlähteitä: takka, liesi, vesilämmitys, kaasu- ja sähkölämmittimet jne.

Ei ollut heti mahdollista vastata kysymykseen, mitä lämpö on. Vasta 1700-luvulla kävi selväksi, että kaikki kappaleet koostuvat molekyyleistä, että molekyylit liikkuvat ja ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Sitten tutkijat ymmärsivät, että lämpö liittyy molekyylien liikkumisnopeuteen. Kun kappaleita kuumennetaan, molekyylien nopeus kasvaa, ja kun niitä jäähdytetään, se laskee.

Tiedät, että jos laitat kylmän lusikan kuumaan teehen, se kuumenee hetken kuluttua. Samalla tee luovuttaa osan lämmöstään paitsi lusikalle, myös ympäröivälle ilmalle. Esimerkistä käy selvästi ilmi, että lämpöä voidaan siirtää kuumennetusta kappaleesta vähemmän lämmitettyyn kappaleeseen. On kolme tapaa siirtää lämpöä - lämmönjohtavuus, konvektio, säteily.

Lusikan kuumentaminen kuumassa teessä on esimerkki lämmönjohtavuudesta. Kaikilla metalleilla on hyvä lämmönjohtavuus.

Lämpö siirtyy konvektiolla nesteissä ja kaasuissa. Kun lämmitämme vettä kattilassa tai vedenkeittimessä, alemmat vesikerrokset lämpenevät ensin, ne vaalenevat ja ryntäävät ylöspäin antaen tilaa kylmälle vedelle. Konvektiota tapahtuu huoneessa, kun lämmitys on päällä. Akusta tuleva kuuma ilma nousee ja kylmä ilma laskee. Mutta lämmön johtuminen tai konvektio eivät voi selittää sitä, kuinka esimerkiksi kaukana meistä oleva aurinko lämmittää maata. Tässä tapauksessa lämpö siirtyy ilmattoman tilan läpi säteilyn (lämpösäteiden) avulla.

Lämpömittaria käytetään lämpötilan mittaamiseen. Käytät yleensä huone- tai lääketieteellisiä lämpömittareita.

Kun he puhuvat lämpötilasta celsiusasteina, he tarkoittavat lämpötila-asteikkoa, jossa 0 ° C vastaa veden jäätymispistettä ja 100 ° C on sen kiehumispiste.

Jotkut maat (USA, Iso-Britannia) käyttävät Fahrenheit-asteikkoa. Siinä 212 ° F vastaa 100 ° C. Lämpötilan muuntaminen asteikosta toiseen ei ole kovin yksinkertaista, mutta tarvittaessa jokainen teistä voi tehdä sen itse. Jos haluat muuntaa lämpötilan Celsius-asteista Fahrenheitiksi, kerro Celsius-lämpötila 9:llä, jaa 5:llä ja lisää 32. Jos haluat tehdä käänteisen siirtymän, vähennä Fahrenheit-lämpötilasta 32, kerro loput viidellä ja jaa 9:llä.

Fysiikassa ja astrofysiikassa käytetään usein toista asteikkoa - Kelvin-asteikkoa. Siinä eniten matala lämpötila luonnossa (absoluuttinen nolla). Se vastaa -273 °C. Tämän asteikon mittayksikkö on Kelvin (K). Muuntaaksesi lämpötilan Celsius-asteesta Kelvin-asteiksi lisäämällä 273 Celsius-asteisiin. Esimerkiksi 100 °C Celsius-asteina ja 373 K Kelvineinä. Käänteisessä käännöksessä vähennä 273. Esimerkiksi 0 K on -273 °C. .

On hyödyllistä tietää, että lämpötila Auringon pinnalla on 6 000 K ja sisällä 15 000 000 K. ulkoavaruus kaukana tähdistä on lähellä absoluuttista nollaa.

Mielestämme sinun ei tarvitse olla vakuuttunut lämpöilmiöiden tärkeydestä. Niiden tuntemus auttaa ihmisiä suunnittelemaan lämmittimiä koteihin, lämpömoottoreita (moottoreita sisäinen palaminen, höyryturbiinit, suihkumoottorit jne.), ennustaa säätä, sulattaa metallia, luoda lämpöä eristäviä ja lämmönkestäviä materiaaleja, joita käytetään kaikkialla - talojen rakentamisesta avaruusaluksiin.

fizikahelp.ru

Oppitunnin yhteenveto luokalle 8 "Lämmönjohtavuus, konvektio, säteily"

Täältä voit ladata yhteenvedon oppitunnista luokan 8 "Lämmönjohtavuus, konvektio, säteily" oppiaineelle: Fysiikka. Tämä asiakirja auttaa sinua valmistelemaan laadukasta oppituntimateriaalia.

Aihe: Fysiikka ja tähtitiede

Luokka: 8 rus

Oppitunnin tyyppi: Yhdistetty

Oppitunnin tarkoitus:

Tekniset keinot koulutus: _______________________________________________________

_______________________________________________________________________

Oppitunnin rakenne

1. Oppitunnin järjestäminen (2 min.)

Terveisiä opiskelijoille

2. Kotitehtävän kyseenalaistaminen (15 min) Aihe: Sisäinen energia. Tapoja muuttaa sisäistä energiaa.

3. Uuden materiaalin selitys. (15 minuuttia)

Tällaisilla lämmönsiirroilla on omat ominaisuutensa, mutta jokaisen lämmönsiirto tapahtuu aina yhteen suuntaan: kuumennetusta kappaleesta vähemmän lämmitettyyn. Tässä tapauksessa lämpimämmän kehon sisäinen energia laskee ja kylmemmän lisääntyy.

Ilmiötä, jossa energia siirtyy kuumennetusta kehon osasta vähemmän lämmitettyyn tai kuumemmasta kappaleesta vähemmän kuumennettuun suoran kosketuksen tai välikappaleiden kautta, kutsutaan lämmönjohtavuudeksi.

Kiinteässä tilassa hiukkaset ovat jatkuvasti värähtelevässä liikkeessä, mutta eivät muuta tasapainotilaaan. Kun kehon lämpötila nousee lämmetessään, molekyylit alkavat värähdellä voimakkaammin, koska niiden liike-energia kasvaa. Osa tästä lisääntyneestä energiasta siirtyy vähitellen hiukkasesta toiseen, ts. yhdestä kehon osasta viereisiin kehon osiin jne. Mutta kaikki kiinteät aineet eivät siirrä energiaa tasapuolisesti. Niiden joukossa on niin sanottuja eristeitä, joissa lämmönjohtavuusmekanismi tapahtuu melko hitaasti. Näitä ovat asbesti, pahvi, paperi, huopa, nraniitti, puu, lasi ja monet muut kiinteät aineet. Medb, hopea on korkea lämmönjohtavuus. Ne ovat hyviä lämmönjohtimia.

Nesteiden lämmönjohtavuus on alhainen. Kun nestettä kuumennetaan, sisäinen energia siirtyy kuumemmalta alueelta vähemmän kuumennetulle alueelle molekyylien törmäysten aikana ja osittain diffuusion seurauksena: nopeammat molekyylit tunkeutuvat vähemmän kuumennetulle alueelle.

Kaasuissa, varsinkin harvinaisissa, molekyylit ovat riittävän suurilla etäisyyksillä toisistaan, joten niiden lämmönjohtavuus on jopa pienempi kuin nesteiden.

Täydellinen eriste on tyhjiö, koska siinä ei ole hiukkasia, jotka siirtäisivät sisäistä energiaa.

Sisätilasta riippuen eri aineiden (kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten) lämmönjohtavuus on erilainen.

Tiedetään, että veden lämmönjohtavuus on alhainen, ja kun ylempi vesikerros lämmitetään, alempi kerros pysyy kylmänä. Ilma johtaa lämpöä vielä huonommin kuin vesi.

Konvektio on lämmönsiirtoprosessi, jossa neste- tai kaasusuihkut kuljettavat energiaa. Konvektio on latinaa ja tarkoittaa "sekoitusta". Konvektio puuttuu kiinteistä aineista, eikä se tapahdu tyhjiössä.

Arjessa ja tekniikassa laajalti käytetty kovektio on luonnollista tai ilmaista.

Jäähdytyselementti on laite, joka on litteä lieriömäinen metallisäiliö, jonka toinen puoli on musta ja toinen kiiltävä. Sen sisällä on ilmaa, joka kuumennettaessa voi laajentua ja mennä ulos reiän läpi.

Absorptio on prosessi, jossa säteilyenergia muunnetaan kehon sisäiseksi energiaksi.

Musta pinta on paras säteilijä ja paras absorboija, jota seuraa karkeat, valkoiset ja kiillotetut pinnat.

4. Vahvistus: (10 min) itsetutkiskelukysymykset, tehtävät ja harjoitukset

tehtävät: 1) Metallin ja lasin, veden ja ilman lämmönjohtavuuden vertailu, 2) Konvektion havainnointi olohuoneessa.

6. Opiskelijoiden tiedon arviointi (1 min)

Pääkirjallisuus: Fysiikka ja tähtitiede, luokka 8

Lisätietoa: ND Bytko "Fysiikka" osat 1 ja 2

docbase.org

Lämmönjohtokyky. Konvektio. Säteily, luokka 8

Täältä voit ladata Thermal Conductivity. Konvektio. Säteily, oppiaineen arvosana 8: Fysiikka. Tämä asiakirja auttaa sinua valmistelemaan laadukasta oppituntimateriaalia.

Fysiikan tunnin yhteenveto luokalla 8

Victoria Aleksandrovna Koshikova,

Fysiikan opettaja

MBOU SOSH nro 47 Belgorodin kaupungista Belgorodin alueella

Oppitunnin aihe: "Lämmönjohtavuus. Konvektio. Säteily".

Lämmönjohtokyky. Konvektio. Säteily

Oppitunnin tarkoitus: järjestää aktiviteetteja uuden tiedon ja toimintatapojen havaitsemiseksi, ymmärtämiseksi ja ensisijaisesti muistamiseksi.

Tuntien aikana

1. Organisaatiovaihe

2. Kotitehtävien tarkistaminen

Testaus (2 vaihtoehtoa)

1. Lämpötila on fysikaalinen suure, joka luonnehtii ...

a) ... kehon kyky tehdä työtä.

b) ... kehon eri tilat.

c) ... kehon lämpöaste.

2. Minkä ilman lämpötilan kuvassa näkyvä lämpömittari mittasi? Mikä on virhe lämpötilan mittauksessa sillä?

a) 30,5 °C; 0,5 °C. b) 32 °C; 0,5 °C.

c) 32 °C; 1 °C. d) 30 °C; 1 °C.

3. Yhdessä lasissa on lämmintä vettä (nro 1), toisessa - kuumaa (nro 2), kolmannessa - kylmää (nro 3). Missä niistä veden lämpötila on korkein, missä - vesimolekyylit liikkuvat pienimmällä nopeudella?

a) nro 2; nro 3. b) nro 3; #2. c) nro 1; Nro 3. d) nro 2; #1

4. Mitkä luetelluista ilmiöistä ovat lämpöä?

a) Lusikka putoaa lattialle. b) Keiton lämmitys liedellä.

c) Lumi sulaa auringossa. d) Uinti uima-altaassa.

5. Mitkä kehon molekyylit osallistuvat lämpöliikkeeseen? Missä lämpötilassa?

a) sijaitsee kehon pinnalla; klo huonelämpötila.

b) Kaikki molekyylit; missä tahansa lämpötilassa,

c) sijaitsee rungon sisällä; missä tahansa lämpötilassa.

d) Kaikki molekyylit; klo korkea lämpötila.

6. Huoneessa identtisissä astioissa männän alla on yhtä suuret massat hiilidioksidia. Missä aluksessa kaasu on energisin kuvan mäntien kohdissa?

7. Missä seuraavista tapauksista kehon sisäinen energia muuttuu?

a) Kivi, joka putoaa kalliolta, putoaa yhä nopeammin.

b) Käsipainot nostetaan lattialta ja asetetaan hyllylle.

c) Sähkösilitysrauta laitettiin päälle ja vaatteet silitettiin.

d) Suola kaadettiin pussista suolapuristimeen.

8. Minkä kehon sisäisen energian muutos tapahtuu lämmönsiirron seurauksena näissä tilanteissa?

a) Poran lämmittäminen porattaessa reikää.

b) Kaasun lämpötilan alentaminen sen laajenemisen aikana.

c) Öljypakkauksen jäähdyttäminen jääkaapissa,

d) Liikkuvan junan pyörien lämmitys.

Testi aiheesta:

1. Lämpötilayksikkö...

a) ... joule. b) ... pascal. c) ... wattia. d) ... Celsius-astetta.

2. Kehon lämpötila riippuu ...

Ja hänen sisäinen rakenne... b) ... sen aineen tiheys.

c) ... sen molekyylien liikenopeus. d) ... siinä olevien molekyylien lukumäärä.

3. Mitä eroa on kuuman teen molekyyleillä ja saman teen molekyyleillä, kun se on jäähtynyt?

a) Koko. b) Liikenopeus.

c) Niiden atomien lukumäärä. d) Väri.

4. Mitä liikettä kutsutaan lämmöksi?

a) Kehon liike, jossa se lämpenee.

b) Kehon muodostavien hiukkasten jatkuva kaoottinen liike.

c) Molekyylien liikkuminen kehossa korkeissa lämpötiloissa.

5. Sisäinen energia on kehon hiukkasten energiaa. Se koostuu...

a) ... kaikkien molekyylien liike-energia.

b) ... molekyylien vuorovaikutuksen potentiaalienergia.

c) ... kaikkien molekyylien kineettiset ja potentiaaliset energiat.

6. Mitä energiaa meteorologien laukaisemassa ilmapallossa on?

a) Kineettinen. b) Mahdollisuus.

c) Sisäinen. d) Kaikki nämä energiatyypit.

7. Millä tavoin kehon sisäistä energiaa voidaan muuttaa?

a) Laittamalla se liikkeelle. b) Työn tekeminen vartalon kanssa tai sen päällä.

c) Nosta se tiettyyn korkeuteen. d) Lämmönsiirrolla.

8. Missä esimerkissä kehon sisäinen energia muuttuu sitoutumisen seurauksena mekaaninen työ?

a) Kastetaan teelusikallinen lasiin kuuma vesi.

b) Kun kuorma-autoa jarrutettiin äkillisesti, jarruista tuli palaneen hajua.

c) Vesi kiehuu vedenkeittimessä.

d) Henkilö lämmittää jäätyneet kädet painamalla niitä lämmin jäähdytin.

"Lämpöliike. Lämpötila. Sisäinen energia"

3. Opiskelijoiden ainekokemuksen toteuttaminen

Sisäinen energia

Tapoja lisätä sisäistä energiaa

Lämmönsiirto

Lämmönsiirtotyypit

4. Uuden tiedon ja toimintatapojen oppiminen

1. Lämmönjohtavuus - ilmiö, jossa sisäinen energia siirtyy kehon osasta toiseen tai kehosta toiseen niiden suoran kosketuksen aikana.

Kuva 7.8 (oppikirja Peryshkin)

Nesteiden ja kaasujen lämmönjohtavuus on alhainen, koska molekyylien välinen etäisyys on suurempi kuin kiinteiden aineiden välinen etäisyys.

Huono lämmönjohtavuus on: villa, hiukset, paperi, lintujen höyhenet, korkki, tyhjiö.

2. Konvektio on energian siirtoa kaasu- tai nestesuihkuilla.

Jotta konvektio tapahtuisi kaasuissa ja nesteissä, ne on lämmitettävä alhaalta.

3. Säteily - energian siirto eri säteillä, ts. sähkömagneettisten aaltojen muodossa.

5. Opitun ymmärtämisen alkutarkastus

6. Opitun lujittaminen

Lukashikin ongelmien kokoelma nro 945-955

7. Tulokset, kotitehtävät

s. 4-6, harjoitus 1-3

8. Heijastus

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

1. Peryshkin A.V. Fysiikka. 8. luokka. - M .: Bustard, 2009.

2. Gromov S.V., Rodina N.A. Fysiikka. Luokka 9 - M .: Koulutus, 2002.

3. Chebotareva V.A. Fysiikan kokeet. Luokka 8 - Exam Publishing House, 2009.

4. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Fysiikan tehtäväkokoelma 7-9 luokka - M .: Koulutus, 2008.

docbase.org

Oppitunti luokalla 8 aiheesta "Lämmönjohtavuus, konvektio, säteily"

Aihe: Lämmönjohtavuus, konvektio, säteily.

Oppitunnin tyyppi: Yhdistetty

Oppitunnin tarkoitus:

Koulutus: esittele lämmönsiirron käsite lämmönsiirron tyypeineen, selitä, että lämmönsiirto kaikentyyppisessä lämmönsiirrossa tapahtuu aina yhteen suuntaan; että sisäisestä rakenteesta riippuen eri aineiden (kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten) lämmönjohtavuus on erilainen, että musta pinta on paras säteilijä ja paras energian absorboija.

Kehittävä: kehitä kognitiivinen kiinnostus aihetta kohtaan.

Koulutus: kasvattaa vastuuntuntoa, kykyä ilmaista ajatuksiasi asiantuntevasti ja selkeästi, pystyä pitämään itsensä ja työskennellä ryhmässä

Tieteidenvälinen viestintä: kemia, matematiikka

Visuaaliset apuvälineet: 21-30 kuvaa, lämmönjohtavuustaulukko

Oppitunnin rakenne

1. Oppitunnin järjestäminen (2 min.)

Terveisiä opiskelijoille

Tarkastetaan oppilaiden läsnäolo ja luokan valmius oppitunnille.

2. Kotitehtävän kyseenalaistaminen (10 min) Aihe: Sisäinen energia. Tapoja muuttaa sisäistä energiaa.

3. Fyysinen sanelu (ristitarkastus) (5 min)

4. Uuden materiaalin selitys. (15 minuuttia)

Menetelmää sisäisen energian muuttamiseen, jossa kuumennetun, korkean liike-energian omaavan kappaleen hiukkaset, joutuessaan kosketuksiin vähemmän kuumennetun kappaleen kanssa, siirtävät energiaa suoraan vähemmän kuumennetun kappaleen hiukkasiin, kutsutaan lämmönsiirroksi. Menetelmiä on kolme. lämmönsiirto: lämmönjohtavuus, konvektio ja säteily.

Ilmiötä, jossa energia siirtyy kehon kuumemmasta osasta vähemmän lämmitettyyn tai kuumemmasta kappaleesta vähemmän kuumennettuun suoran kosketuksen tai välikappaleiden kautta, kutsutaan lämmönjohtavuudeksi.

Kiinteässä tilassa hiukkaset ovat jatkuvasti värähtelevässä liikkeessä, mutta eivät muuta tasapainotilaaan. Kun kehon lämpötila nousee lämmetessään, molekyylit alkavat värähdellä voimakkaammin, koska niiden liike-energia kasvaa. Osa tästä lisääntyneestä energiasta siirtyy vähitellen hiukkasesta toiseen, ts. yhdestä kehon osasta viereisiin kehon osiin jne. Mutta kaikki kiinteät aineet eivät siirrä energiaa tasapuolisesti. Niiden joukossa on niin sanottuja eristeitä, joissa lämmönjohtavuusmekanismi tapahtuu melko hitaasti. Näitä ovat asbesti, pahvi, paperi, huopa, graniitti, puu, lasi ja monet muut kiinteät aineet. Kuparilla ja hopealla on korkea lämmönjohtavuus. Ne ovat hyviä lämmönjohtimia.

Kaasuissa, erityisesti harvinaisissa, molekyylit ovat riittävän suurilla etäisyyksillä toisistaan, joten niiden lämmönjohtavuus on jopa pienempi kuin nesteiden.

Täydellinen eriste on tyhjiö, koska siinä ei ole hiukkasia, jotka siirtäisivät sisäistä energiaa.

Sisätilasta riippuen eri aineiden (kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten) lämmönjohtavuus on erilainen.

Lämmönjohtavuus riippuu aineen energiansiirron luonteesta, eikä se liity itse aineen liikkumiseen kehossa.

Tiedetään, että veden lämmönjohtavuus on alhainen, ja kun ylempi vesikerros lämmitetään, alempi kerros pysyy kylmänä. Ilma johtaa lämpöä vielä huonommin kuin vesi.

Konvektio on lämmönsiirtoprosessi, jossa neste- tai kaasusuihkut kuljettavat energiaa. Konvektio tarkoittaa latinasta käännettynä "sekoitusta". Konvektio puuttuu kiinteistä aineista, eikä se tapahdu tyhjiössä.

Arjessa ja tekniikassa laajalti käytetty konvektio on luonnollista tai vapaata.

Kun nesteiden tai kaasujen tasaista sekoittumista varten niitä sekoitetaan pumpulla tai sekoittimella, konvektiota kutsutaan pakotetuksi.

Siinä tapauksessa, että lämpöä siirretään kuumennetusta kappaleesta lämmön vastaanottajaan käyttämällä silmälle näkymättömiä lämpösäteitä, lämmönsiirron tyyppiä kutsutaan säteilyksi tai säteilylämmönsiirroksi.

Absorptio on prosessi, jossa säteilyenergia muunnetaan kehon sisäiseksi energiaksi.

Säteily (tai säteilylämmönvaihto) on prosessi, jossa energiaa siirretään kehosta toiseen käyttämällä sähkömagneettisia aaltoja.

Mitä korkeampi kehon lämpötila, sitä suurempi on säteilyn intensiteetti. Energian siirto säteilyllä ei vaadi väliainetta: lämpösäteet voivat levitä myös tyhjiön kautta.

Musta pinta on paras säteilijä ja paras absorboija, jota seuraa karkeat, valkoiset ja kiillotetut pinnat.

Hyvät energianvaimentimet ovat hyviä emittoijia ja huonot absorboijat ovat huonoja energiansäteilijöitä.

5. Vahvistus: (10 min) itsetutkiskelukysymykset, tehtävät ja harjoitukset

7. Opiskelijoiden tietojen arviointi (1 min). Heijastus.

infourok.ru

Säteilyn aiheuttama lämmönjohtavuus – Kemistin käsikirja 21

Lämpöä voidaan siirtää avaruuden osasta toiseen johtumisen, säteilyn ja konvektion kautta. Käytännössä tämän tyyppisiä lämmönsiirtoja havaitaan hyvin harvoin erikseen (esimerkiksi konvektioon liittyy lämmönjohtavuus ja säteily). Usein kuitenkin yksi lämmönsiirtotyyppi hallitsee muita siinä määrin, että niiden vaikutus voidaan jättää huomiotta. Voidaan esimerkiksi olettaa, että lämmön kulku laitteen seinien läpi tapahtuu vain lämmönjohtavuuden kautta. Lämmönjohtavuus on vallitseva myös kiinteiden aineiden kuumennus- ja jäähdytysprosesseissa. Lämmönsiirto voidaan suorittaa johtuen, konvektiolla tai säteilyllä. Lämmönjohtavuus on prosessi, jossa lämpö siirtyy kiinteän aineen läpi, esimerkiksi pullon seinämän läpi. Konvektio on mahdollista siellä, missä aineiden hiukkasilla ei ole kiinteää asemaa eli nesteissä ja kaasuissa. Tässä tapauksessa lämpö siirtyy liikkuvien hiukkasten avulla. Säteily on lämmön siirtoa lämpösäteillä, joiden aallonpituus on 0,8-300 mikronia. Useimmiten lämmönsiirto suoritetaan samanaikaisesti kaikilla kolmella tavalla, vaikkakaan ei tietenkään yhtäläisesti.

Höyryn muodostuminen neste-höyry-rajapinnalle johtuu lämmityspinnasta höyrykerroksen läpi lämmönjohtamisen ja säteilyn avulla syötetystä lämmöstä.

Palavien höyryjen vuorovaikutus ilmakehän hapen kanssa tapahtuu palamisvyöhykkeellä, johon palavien höyryjen ja ilman tulee jatkuvasti virrata. Tämä on mahdollista, jos neste saa tietyn määrän lämpöä, joka tarvitaan haihtumiseen. Palamisprosessissa lämpö tulee vain palamisvyöhykkeeltä (liekki), jossa sitä vapautuu jatkuvasti. Palamisalueelta lämpö siirtyy säteilyn avulla nesteen pintaan. Lämmönsiirto lämmönjohtavuuden avulla on mahdotonta, koska höyryn liikkumisnopeus pinnalta / nesteestä palamisalueelle on suurempi kuin lämmönsiirtonopeus niitä pitkin palamisvyöhykkeestä nesteeseen. Lämmönsiirto konvektiolla on myös mahdotonta, mutta kuten höyryvirta

Lämmön leviäminen kehon sisällä on mahdollista kahdella tavalla lämmön johtumisen ja konvektion avulla. Ensimmäisessä menetelmässä lämpö leviää molekyylien törmäysten seurauksena, ja kehon lämpimämmän osan molekyylit, joilla on keskimäärin suuri kineettinen energia, siirtävät osan siitä viereisille molekyyleille. Siten lämpö voi levitä kehossa myös ilman sen osien ilmeistä liikettä, esimerkiksi kiinteässä aineessa. Nesteisiin ja kaasuihin lämmönjohtavuuden ohella lämpö leviää yleensä myös konvektiolla eli suoralla lämmönsiirrolla kuumempien nestemassojen kautta, jotka ottavat liikkeen aikana vähemmän kuumennettujen massojen paikat. Kaasuissa on myös mahdollista, että lämpö leviää säteilyn avulla kaasun osasta toiseen.

Polttovyöhykkeeltä lämpö siirtyy öljyjätteen pintaan pääosin säteilyn kautta. Lämmönjohtavuutta ei ole haihtuvaan kerrokseen päin, koska höyryn liikenopeus nestepinnalta palamisvyöhykkeelle on suurempi kuin lämmönsiirtonopeus palamisvyöhykkeestä nesteeseen.

Lämmönsiirto konvektiolla kiinteän aineen pinnalta nesteeseen (kaasuun) tai päinvastoin tapahtuu, kun kaasu tai nestemäiset hiukkaset muuttavat sijaintiaan suhteessa tiettyyn pintaan ja toimivat samalla lämmön kantajina. Tällaisten hiukkasten liike johtuu joko nesteen (kaasun) koko massan liikkeestä ulkoisten vaikutusten vaikutuksesta (pakotettu konvektio), tai se on seurausta aineen tiheyden eroista avaruuden eri kohdissa. lämpötilojen epätasainen jakautuminen aineen massassa (luonnollinen tai vapaa konvektio). Konvektioon liittyy aina lämmönsiirto johtumisen ja säteilyn kautta.

Jos energiansiirto tapahtuu väliaineessa samanaikaisesti säteilyn ja lämmönjohtavuuden kautta, niin tämän siirron intensiteettiä tietyssä pisteessä kuvaava suure on vektori Chx = Chl Ch, jossa

Kun tarkastellaan useita sovellettavia ongelmia, on mielenkiintoista tutkia lämmönsiirtoprosessia jaksollisissa väliaineissa, jotka sisältävät tyhjiövälikerroksia tai onteloita, joissa lämmönsiirto tapahtuu vain säteilyn kautta. Muissa tapauksissa nämä ontelot on täytetty kaasulla, jonka lämmönjohtavuus ja absorptiokertoimet ovat mitättömät. Tässä tapauksessa on usein mahdollista jättää huomiotta kaasun läsnäolo ja pitää näitä onteloita tyhjinä. Välikerroksia ja nollaa sisältävät rakenteet ja materiaalit

Irtonaiset materiaalit, joilla on pieni irtotiheys, kuten jauheet ja kuidut, täytetty kaasulla, kun ilmakehän paine, käytetään eristämään ilmannesteitä, nestemäisen hapen ja typen säiliöitä, kaasunerotuskoloneita ja muita laitteita, joiden lämpötila ei laske nestemäisen typen kiehumispisteen alapuolelle. Tällaisissa eristysmateriaaleissa kaasutilan tilavuuden suhde kiinteän materiaalin tilavuuteen voi olla 10-100. 5.53 esittää joidenkin yleisten irtonaisten materiaalien lämmönjohtavuuskertoimet. Näiden materiaalien parhaiden esimerkkien lämmönjohtavuus lähestyy ilman lämmönjohtavuutta, mikä osoittaa, että hiukkasten välisen tilan ilma kuljettaa suurimman osan lämmöstä. Tämä selittää kaasutäytteisen eristeen periaatteen, jonka kiinteä materiaali estää lämmön siirtymisen säteilyn ja konvektion kautta. Ihannetapauksessa kiinteän materiaalin lämmönjohtavuudesta johtuva lämmönsiirto on mitätöntä ja lämpöä siirtyy vain kaasu. Varsinaisessa eristyksessä osa lämpöä kulkee suoraan jauhehiukkasten tai kuitujen läpi, ja tuloksena oleva lämmönjohtavuus on yleensä hieman suurempi kuin kaasun. Poikkeuksena ovat erittäin hienot jauheet, joiden hiukkasten väliset etäisyydet ovat niin pienet, että kaasumolekyylien keskimääräinen vapaa reitti on näitä etäisyyksiä suurempi, kaasun lämmönjohtavuus tässä tapauksessa laskee, kuten paineen aleneessa. Siten jauheeristeen lämmönjohtavuus, jopa silloin, kun jauhe täytetään kaasulla ilmakehän paineessa, voi olla pienempi kuin r kuin hiukkasten välisen tilan täyttävän kaasun lämmönjohtavuus.

Hyvässä tyhjiössä lämmönsiirto jäännöskaasusta on mitätön. Siksi astioita suunniteltaessa pyritään vähentämään lämmön virtausta tukielementtien läpi ja lämmönsiirtoa säteilyn avulla. Lämmönvirtaus eristystukien läpi määräytyy suunnitteluominaisuuksien ja mekaaninen vahvuus pilarit yhteinen päätös tämä kysymys on mahdoton. Jos astian mittoja ei ole rajoitettu, lisäämällä tukien pituutta ja käyttämällä materiaalia, jolla on alhainen lämmönjohtavuus, on mahdollista tarjota hyvin pieni lämmönsyöttö tukia pitkin. Jopa rajoitettu tila kokenut suunnittelija löytää yleensä tavan lisätä tukien lämmönkestävyyttä. Sitä vastoin säteilylämmönsiirto riippuu heikosti eristävän tilan paksuudesta, pienellä tyhjiötilan paksuudella sen eristysominaisuudet jopa paranevat hieman approksimaatiosta johtuen.

Lämmön siirtyminen seinän läpi lämpimämmästä jäähdytysnesteestä toiseen, kylmempään jäähdytysnesteeseen on suhteellisen monimutkainen ilmiö. Jos otamme esimerkiksi höyrystimen putkinipun, jota lämmitetään savukaasuilla, niin lämmönsiirtoon on kolme perusmenetelmää, joita pidetään tärkeimpinä. Savukaasujen lämpö siirtyy palkkiputkiin johtumisen, konvektion ja säteilyn kautta. Lämpö siirtyy putkien seinien läpi vain lämmönjohtavuuden kautta ja pois sisäpinta putkeen

Lämmönjohtavuus liittyy lämmön siirtymiseen aineen muodostavien atomien ja molekyylien liikkeen ja törmäyksen kautta. Se on analoginen diffuusioprosessin kanssa, jossa materiaalia siirretään samanlaisella mekanismilla. Konvektio on lämmön siirtoa suurten molekyyliaggregaattien liikkeen kautta, eli se on pohjimmiltaan samanlainen kuin sekoitusprosessi. On selvää, että lämmönsiirto konvektiolla voi tapahtua vain nesteissä ja kaasuissa, kun taas lämmönjohtavuus on pääasiallinen lämmönsiirtotyyppi kiinteissä aineissa. Nesteissä ja kaasuissa havaitaan konvektion ohella myös lämmönjohtavuutta, mutta ensimmäinen on paljon nopeampi prosessi ja yleensä peittää toisen prosessin kokonaan. Sekä lämmönjohtavuus että konvektio vaativat aineellisen ympäristön, eivätkä ne voi tapahtua täydellisessä tyhjiössä. Tämä korostaa pääasiallista eroa näiden kahden prosessin ja säteilyprosessin välillä, joka tapahtuu parhaiten tyhjiössä. Tarkka prosessi, jolla suoritetaan energian siirtoa säteilyn avulla tyhjän tilan läpi, ei ole vielä vahvistettu, mutta meidän tarkoituksemme on tarkoituksenmukaista katsoa sen tapahtuvan aaltoliikkeen kautta puhtaasti hypoteettisessa väliaineessa (eetterissä). Uskotaan, että aineen sisäinen energia siirtyy eetterin aaltoliikkeeseen, tämä liike etenee kaikkiin suuntiin, ja kun aalto törmää aineen kanssa, energia voi siirtyä, heijastua tai absorboitua. Imeytyessään se voi lisätä kehon sisäistä energiaa kolmella tavalla 1) aiheuttamalla kemiallisen reaktion,

Tällaisissa korkeissa lämpötiloissa tapahtuvissa prosesseissa, kuten lasin sulatus, tiilen poltto, alumiinin sulatus jne., joissa savukaasujen lämpötila on väistämättä korkea, hyötypolttoainelämmön määrä palamisen kokonaislämpötaseessa on pieni osa. edellinen esimerkki - 36%, pois lukien säteilyhäviöt uunin seinistä). Siksi tässä tapauksessa polttoainesäästöjä voidaan saavuttaa käyttämällä lämmön talteenottolaitteita, esimerkiksi rekuperaattoreita polttoaineen polttoon syötettävän ilman lämmittämiseen tai hukkalämpökattiloita lisähöyryn tuottamiseksi, sekä parantamalla lämmöneristystä säteilyhäviöiden vähentämiseksi. , lämmönjohtavuus ja konvektio ulkopinnasta uunin seinät ympäröivään tilaan.

Lämmönsiirto ytimessä, väliaineessa ja niiden välisillä rajoilla tapahtuu materiaalin kiinteän ytimen elementin lämmönjohtavuuden kautta, lämmön siirtymisen yhdestä kiinteästä hiukkasesta viereiseen niiden paikoissa. suora kosketus, molekyylilämmönjohtavuus väliaineessa, joka täyttää hiukkasten väliset raot, lämmön siirtyminen kiinteiden hiukkasten rajoilla ulkoisen ympäristön kanssa on säteilyä hiukkasesta hiukkaseen väliaineen kautta, hiukkasten välissä olevan kaasun ja kosteuden konvektio .

Tyhjiössä tiivistyneet kerrokset ovat erittäin herkkiä muodostumisolosuhteilleen, erityisesti alustan lämpötilalle, kondensaation voimakkuudelle, kondensoituneen kaasun lämpötilalle, kondensaatiopintaan säteilyn ja läpimenon kautta tulevan lämpövuon teholle. jäännöskaasun lämmönjohtavuus.

Edellisen yhteydessä on selvää, että yhtälön (5.52) lauhteen lämmönjohtavuuskerroin ei ole monoliittisen kappaleen, vaan erittäin hajallaan olevan materiaalin lämpöominaisuus. Tämä materiaali - kondensaatti - koostuu luurangosta - luurangosta, joka on kokoelma valtavaa määrää kiinteitä hiukkasia - kiteitä, jotka erotetaan jäännöskaasulla täytetyillä tiloilla. Tällaisessa monimutkaisessa materiaalissa lämmönsiirto ei rajoitu enää kiinteän kappaleen lämmönjohtavuuteen, vaan se tapahtuu siirtämällä lämpöä yksittäisiä hiukkasia pitkin - lämmönjohtavuudesta johtuen lämmönsiirtomateriaalin kiinteän rungon elementti. yhdestä kiinteästä hiukkasesta viereiseen niiden suoran kosketuksen paikoissa jäännöskaasun lämmönjohtavuus huokosissa ja hiukkasten välisissä onteloissa säteilyn hiukkasesta hiukkaseen.

Yleiset määräykset. Tekniikassa joudumme usein käsittelemään sellaisia lämmönsiirtotapauksia, joissa annetaan sen ympäristön lämpötila, jonka kanssa tämä pinta vaihtaa lämpöä, ei seinäpinnan lämpötilaa. Verrattuna lämmönjohtavuuteen ja kiinteiden aineiden lämpösäteilyyn, lämmön siirtyminen ympäröivästä nestemäisestä tai kaasumaisesta väliaineesta seinän pintaan konvektiolla on paljon monimutkaisempi, ja siksi se on suurelta osin vielä kaukana ratkaistu tähän asti. Kun käsittelemme lämmön siirtymistä kiinteästä aineesta nesteeseen tai kaasuun, lämmönjohtavuudesta johtuva lämmönsiirto vetäytyy taustalle suuruusluokkaa verrattuna konvektiosta johtuvaan lämmönsiirtoon. Jälkimmäinen, kuten jo edellä mainittiin, koostuu siitä, että liikkuvassa neste- tai kaasukerroksessa seinän vieressä, tässä vallitsevasta virtauksesta johtuen

Lämmön siirtyminen kappaleesta toiseen voi tapahtua johtumisen, konvektion ja lämpösäteilyn kautta.

Monet kiinteät ja nestemäiset polymeerit ovat lähes täysin infrapunasäteilyä läpäisemättömiä, joten kehossa oleva energia imeytyy ja muuttuu lämmöksi sen pinnalla. Tietty määrä lämpöä kuluu kuitenkin välittömästi ympäristöön konvektion ja säteilyn kautta. Imeytynyt lämpö siirtyy kehon sisäosaan johtavan lämmönsiirtoprosessin kautta. Lämpötilan jakautuminen säteilyenergialla lämmitetyssä kappaleessa ei riipu ainoastaan lämpövuosta, vaan myös aineen lämmönjohtavuudesta ja pinnan konvektiivisista lämpöhäviöistä.

Lämmönsiirto voidaan suorittaa jollakin alla olevista kolmesta menetelmästä tai molempien yhdistelmällä. Nämä menetelmät ovat tuskin 1) lämmönjohtavuus, 2) konvektio ja 3) säteily

Yksi yleisimmistä ja vanhimmista (ehdotettu vuonna 1880) on lämmönjohtavuusmenetelmä. Lämmötoiminta perustuu riippuvuuteen sähkövastus kapellimestari suurella lämpötilakerroin vastus johtimen ympärillä olevan seoksen lämmönjohtavuudesta. Lämpö siirtyy läpi kaasuympäristö lämmön johtumisen, konvektion ja säteilyn kautta. Kaasun lämmönjohtavuus riippuu sen koostumuksesta. Ne pyrkivät vähentämään tai vakauttamaan lämmönsiirron osuutta konvektiolla ja säteilyllä.

Näin ollen tietyssä jäähdyttimessä kiertävä vesi jäähdytetään siirtämällä lämpöä ilmakehän ilmaan ja osa lämmöstä siirtyy veden pintahaihduttamisen seurauksena - muuntamalla osa vedestä höyryksi ja siirtämällä tämä höyry diffuusiona ilmaan. , toinen osa - johtuu veden ja ilman lämpötilojen erosta eli lämmönsiirrosta kosketuksen kautta (lämmönjohtavuus ja konvektio). Säteilyllä poistuu vedestä hyvin pieni määrä lämpöä, jota ei yleensä oteta huomioon lämpötaseessa. Samalla jäähdytettyyn veteen virtaa lämpöä auringonsäteily, joka on niin pieni, että se jää huomiotta jäähdytystornien ja suihkualtaiden lämpötasapainossa.

Lämmönsiirto kuumemmista kappaleista vähemmän kuumennettuihin kappaleisiin tapahtuu lämmönjohtamisen, konvektion ja lämpösäteilyn avulla. -

Säteilyn ja lämmönjohtavuuden aiheuttamien lämmönsiirtoprosessien vertailu. Lämmönjohtavuus johtuu kehon mikrohiukkasten liikkeestä; säteilyn aiheuttama lämmönvaihto tapahtuu sähkömagneettisten aaltojen tai fotonien avulla. Tyhjiössä ei ole lämmönjohtavuutta. Lämmönvaihto säteilyllä kappaleiden välillä tapahtuu sekä materiaalin läsnä ollessa että ilman sitä. Jos väliaine ei absorboi säteilyä, sen lämpötila ei vaikuta millään tavalla lämmönsiirtoprosessiin. Voit esimerkiksi sytyttää tuleen puuesineen tarkentamalla auringonsäteet jäästä tehdyllä linssillä.

Polttoaineen palamiseen liittyy lämmön vapautumista ja siirtymistä sekä häviöitä, tarkemmin sanottuna lämmön hajoamista ympäröivään ympäristöön. Lämmönsiirto tapahtuu konvektiolla eli suoraan liikkuvan kaasun virtauksella sekä kiinteiden hiukkasten virtauksella. Lisäksi lämmönsiirto tapahtuu kaasu- ja hiukkasvirroissa johtumisen ja säteilyn kautta. Lämmönjohtavuus kaasu- ja hiukkasväliaineissa sekä molekyylidiffuusio tapahtuu niiden liikkeestä riippumatta. Poto1 ja diffuusiosta ja lämmönjohtavuudesta johtuva massa ja lämpö syntyvät yhdessä gradienttien - lämpötila ja pitoisuus (tarkemmin kemiallinen potentiaali x) - läsnä ollessa ja ne määräytyvät keskinäisillä lineaarisilla funktioilla ja y7 (katso luvut V ja VI). Mutta käytännössä pitoisuusgradientin aiheuttama lämmönsiirto sekä lämpötilagradientin aiheuttama massan siirtyminen (lämpödiffuusio) voidaan jättää huomiotta.

Isotermiselle virtaukselle T - onst ja suhteesta p = pRT kaava (3a) seuraa -1:ssä. Adiabaattisen virtauksen tapauksessa oletetaan, että lämpö siirtyy vain konvektiolla (ei ole lämmönjohtavuutta eikä säteilyä ), ja meillä on dQ = O kaavassa ( 21). Sinkkua varten

Useita kilowatteja. Apupiiri luo kipinän, joka synnyttää useita ioneja ja indusoi sitten voimakkaan rengasvirran ionisoituun kaasuun magneettisen induktion kautta. Tuloksena oleva plasma kuumenee useisiin kymmeniin tuhansiin Kelvin-asteisiin, mikä on paljon korkeampi kuin lämpötila, jossa kvartsilasi pehmenee. Ilmeisesti on löydettävä tapa suojata lähdettä itsetuhostumiselta, mikä saavutetaan jäähdyttimenä toimivan argonvirran avulla. Argonia syötetään tangentiaalisesti ulkoputkesta suurella nopeudella (kuva 9-6), samalla kun muodostuu pyörrevirtaus (näkyy kuvassa) ja lämpötila laskee. Kuumalla plasmalla on taipumus stabiloitua jonkin matkan päässä seinistä toroidina, mikä myös estää ylikuumenemisen. Näyte suihkutetaan sumuttimeen (ei näy kuvassa) ja viedään hitaasti argonvirralla keskustaan (piirakkaan reikään). Täällä se lämpenee lämmönjohtavuudesta ja säteilystä 7000 K asti ja on täysin sumutettu ja kiihtynyt. Määritettyjen atomien häviäminen ionisaatiosta on vaikeuksien lähde plasman AAS:ssa) ICP-spektroskopiassa ei ole tärkeää roolia helpommin ionisoituvien argonatomien läsnäolon vuoksi.

Kaasuseos virtaa katalyyttihelmien välisten kanavien läpi. Tässä tapauksessa hiukkasten ja virtauksen välillä tapahtuu lämmön ja massan siirtoa. Virtauksen ytimessä massa- ja lämmönvaihto tapahtuu pääosin konvektiolla, koska virtaus on yleensä turbulenttia ja pinnan lähellä on laminaarinen rajakerros, jossa kaasun nopeus laskee nollaan rakeen pinnalla. Reagenssien ja reaktiotuotteiden kuljetus sen läpi pintaan normaaliin suuntaan tapahtuu molekyylidiffuusiolla ja lämmön lämmönjohtavuudella. Lämmönsiirto voi tapahtua myös lämmön johtumisen avulla hiukkasesta hiukkaseen kosketuspinnan kautta ja osien välisen säteilyn kautta.

Lämmönsiirtoa on kolmea tyyppiä: lämmönjohtavuus, konvektio ja lämpösäteily. Lämmönjohtavuus on ilmiö, jossa lämmönsiirto tapahtuu suorassa kosketuksessa eri lämpötilojen hiukkasten välillä. Tämä tyyppi sisältää lämmön siirron kiinteissä aineissa esimerkiksi laitteen seinämän läpi. Konvektio on ilmiö, jossa lämmönsiirto tapahtuu sekoittumisen avulla, nesteen tai kaasun hiukkasten epia ja niiden sekoittaminen toisiinsa. Lämmönvaihto voidaan toteuttaa myös säteilyn avulla - energian siirrolla, kuten valolla sähkömagneettisten aaltojen muodossa.

Tärkeä rooli polttoaineen palamisprosessissa (kaasutusprosessissa) on kiinteän ja kaasufaasin keskinäisen liikkeen suunnalla. Kaasu- ja polttoainevirtojen liikkeen järjestämiseksi tunnetaan kaksi järjestelmää, suoravirtaus ja vastavirtaus. Kaasu- ja polttoainevirtojen suoravirtauskaaviossa reagenssien lämpökäsittely tapahtuu vähemmän intensiivisesti, ilman kuumien kaasujen osallistumista ja pääasiassa lämmön siirron kautta palamisvyöhykkeeltä lämmön johtumisen ja säteilyn avulla. Palon vastaisessa järjestelmässä saavutetaan polttoaineen luotettavampi syttyminen, koska lämmön siirto sen lämmittämiseksi tapahtuu konvektiolla kuumista kaasuista ja lämmönjohtavuudesta kuumilta pinnoilta.

On huomattava, että hajautettujen materiaalien suhteen termiä lämmönjohtavuus voidaan käyttää vain ehdollisesti, jos tällä käsitteellä ei tarkoiteta vain johtavaa lämmönsiirtoa (eli itse lämmönjohtavuutta), vaan myös lämmönsiirtoa konvektion ja säteilyn kautta. Näin ollen dispergoituneelle väliaineelle määritetty lämmönjohtavuuskerroin on tietty arvo, joka vastaa Fourier-yhtälön kymmenjohtavuuskerrointa, jos tämä yhtälö on yleisesti ottaen sovellettavissa tietyissä olosuhteissa (eli jos lämmönsiirtoprosessi luetellut mekanismit voidaan kuvata riittävän tarkasti tällä yhtälöllä) ... Siksi on oikeampaa kutsua tätä arvoa lämmönjohtavuuden ekvivalenttikertoimeksi (katso osa II ja muut). Tätä silmällä pitäen säilytetään kuitenkin lyhyyden vuoksi yleisesti hyväksytty termi lämmönjohtavuus.

Nämä tutkijat vertasivat tietojaan hiukkasaggregaattien tehokkaan lämmönjohtavuuden ilmaisuun. He sanovat Mayerin tapaan, että tehollinen lämmönjohtavuus minkä tahansa pinnan läpi on yhtä suuri kuin ilman ja polttoaineen keskimääräinen lämmönjohtavuus suhteessa siihen pinnan osaan, jonka ne peittävät, ja että vastaava lämmönjohtavuus saadaan säteilystä. mustan ruumiin tyhjien läpi. Tämän yhtälön avulla, hänen sallimallaan yksinkertaistamisella, Mayer pystyi ilmaisemaan polttoainekerroksen tehokkaan lämmönjohtavuuden polttoaineen todellisen lämmönjohtavuuden, onteloiden tilavuuden, sävykerroksen lämpötilan ja suurimpien hiukkasten halkaisija. Tyhjiöt täyttävän kaasun tenloidipitoisuus sisältyy sen eri osien analyysitietoihin, eikä sitä voida suoraan havaita. Tästä lausekkeesta saadun suuruusluokan indikaattorina koksikerroksen tehokas lämmönjohtavuus lämpötilassa 815 °, kun tyhjätilavuus on 50% ja raekoon yläraja 2,54 C / I, joka oli 0,00414, annetaan. Polttoaineen todellinen lämmönjohtavuus on niin pieni (noin 5 %) tehollisesta, että koko kerroksen tehollinen lämmönjohtavuus on pitkälti riippumaton käytetystä polttoaineesta.

Yleiset määräykset. Tekniikassa on usein tarpeen käsitellä tällaisia lämmönsiirtotapauksia, kun ympäristön lämpötila on asetettu, ei seinäpinnan lämpötila. Lämmönjohtavuuteen ja lämpösäteilyyn verrattuna lämmön siirtyminen konvektiolla ympäröivästä nestemäisestä tai kaasumaisesta väliaineesta seinän pintaan on paljon monimutkaisempi ja kaukana tutkimaton prosessi. Kun lämpö siirtyy kiinteästä aineesta nesteeksi tai kaasuksi, lämmönjohtavuudesta johtuva lämmönsiirto väistyy taustalle suuruusluokkaa verrattuna konvektiosta johtuvaan lämmönsiirtoon. Jälkimmäinen koostuu siitä, että seinän vieressä olevassa liikkuvassa neste- tai kaasukerroksessa, tässä kerroksessa olevan virtauksen vuoksi, kaikki joutuvat kosketuksiin seinän kanssa. aika uusi. ja uusia hiukkasia, jotka siten joko kuljettavat lämmön mukanaan tai luovuttavat sen seinälle, jonka kanssa ne joutuvat kosketuksiin. Tällainen konvektiivinen kuljetus

ENNEN tunnettua lämpötilaa ja asetetaan polttimen tilalle. Siten oli mahdollista saada liekin spektrikirkkauden arvo ja siten Kirchhoffin lain mukaan myös mustan kappaleen spektrikirkkaus samassa lämpötilassa kuin liekin lämpötila. Tätä lämpötilaa verrattiin liekin lämpötilaan, mitattuna seuraavasti, liekin ulkopuolelle asetettu ohut platina-rodiumlanka lämmitettiin johtamalla virtaa ja sen säteilyn energia mitattiin lämpöpylväällä eri lämpötiloissa. Jälkimmäisen mittaus suoritettiin optisen pyrometrin avulla. Tämän perusteella piirrettiin säteilyenergian käyrä (watteina langan halkaisijan senttimetriä kohti) lämpötilan funktiona. Sitten lanka laitettiin liekkiin ja sen lämpötila mitattiin erilaisia määriä ilmoitettu hänelle sähköenergiaa... Tästä piirrettiin toinen käyrä, joka ilmaisee energian virtauksen (watteina langanpituuden senttimetriä kohti) lämpötilan funktiona. Tietyllä lämpötila-arvolla nämä käyrät leikkaavat. Liekki on käytännössä läpinäkyvää langan säteilylle. Tämä johtuu langan suhteellisen alhaisesta emissiivisyydestä liekin infrapuna-absorptiokaistojen alueella, ja i jro:n lisäksi se varmistettiin suoralla kokeella. Siksi tässä lämpötilassa hirssin lähettämän energian määrä on yhtä suuri kuin siirretyn sähköenergian arvo. Tämä voi tapahtua vain silloin, kun energiaa ei menetetä eikä siirry langalle lämmön johtumisen tai konvektion avulla, ts. jos langan ja kaasuliekin lämpötilat ovat samat. Siksi leikkauspiste määrittää kaasuliekin lämpötilan.

Pisara jäähtyy haihtuessaan. Ottaen huomioon lämmönjohtavuuden ja diffuusion ilmiöiden välisen analogian (konvektion ja säteilyn aiheuttaman lämmönvaihdon huomiotta jättäminen, olettaen, että kaasumaisen väliaineen lämmönjohtavuuskerroin R on riippumaton lämpötilasta ja höyrypitoisuudesta, eli olettaen, että l = onst), voimme kirjoittaa paikallaan pysyvälle lämpötilajakauman pallomaisen pisaran ympärille yhtälöt, kuten (4.3)

Muraur ei antanut täydellistä kvantitatiivista teoriaa, vaan pikemminkin yhdisti tulokset suuri numero kokeilee laadullista kuvaa palamisprosessista. Polttoaineen pintahajoamista, joka tuottaa palavan kaasuseoksen, pidetään vaiheena, joka määrää palamisnopeuden, ja parametrit, kuten paine, alkulämpötila, liekin lämpötila, räjähdyslämpö ja säteily, tulkitaan niin, että ne vaikuttaisivat tähän alkuhajoamiseen. Energian siirtyminen liekistä polttoaineen pintaan tapahtuu paineeseen verrannollisen lämmönjohtamisprosessin ja paineesta riippumattoman säteilyprosessin kautta. Tämä antaa seuraavan lain palamisnopeudelle