Како се пренесува топлината

Дали знаевте дека топла плоча емитува електромагнетно зрачење? Но, дека вашето сопствено тело е исто така емитер на бран од инфрацрвениот опсег? Како има уреди што успеваат да видат ноќе, дури и во услови на тотален недостаток на светлина?

Поедноставување на работите, при објаснување на преносот на топлина ќе користиме некои поими: температура, движење на топлина, топлинска енергија (топлина) и инфрацрвено зрачење. Температура е количина на топлинска енергија на еден материјал, мерка на неговата просечна кинетичка енергија што произлегува од движењето на атомите и составните молекули. Инфрацрвеното зрачење го претставува регионот на електромагнетниот спектар со бранови должини помеѓу 0,7 и 300 μm. Движењето на топлината е движење на топлинска енергија од едно до друго место или, повеќе технички, размена на внатрешна енергија (енергија поврзана со движењето на честичките) помеѓу системите вклучени во размената на топлина. Топлината има тенденција да се движи од потопло место на постудено место. Така, на пример, воздушните маси се движат од една до друга област, понекогаш формирајќи силни ветрови кога температурната разлика е голема. Преносот на топлина се врши на три начини: зрачење, конвекција и спроводливост. На микроскопско ниво, топлинска енергија (топлина) значи кинетичка енергија на честичките на материјалот. Колку е поголема топлинската агитација (вибрации и линеарно движење на честичките), толку е поголема температурата.

Бидејќи топлината е форма на енергија, таа се мери во ouули.

1 џул = 1 N * m = 1 kg m/s2 * m
1 калорија е еквивалент на енергијата потребна за зголемување на температурата на еден грам дестилирана вода од 19,5 на 20,5 ° C.
1 калорија = 4.186 ouули
1 Висококалорична = 1000 калории

Атомите и молекулите се во постојано движење. Во течности и гасови, атомите се движат многу брзо, удираат едни со други и рабовите на контејнерот во кој се наоѓаат; покрај тоа, тие вибрираат. Во цврстите материи, атомите не можат да се движат многу, заробени во структурата на матрицата специфична за секој вид цврст материјал, но наместо тоа, тие вибрираат.

Предметите испуштаат зрачење кога електроните со поголема енергија од повисоко атомско ниво паѓаат на пониско енергетско ниво. Загубата на енергија е предизвикана од емисија на фотони, возила на електромагнетно зрачење. Атомите исто така апсорбираат енергија, електроните почнуваат да се движат побрзо, а понекогаш се зголемуваат и на повисоки нивоа. Сите предмети испуштаат или апсорбираат зрачење. Ако емисијата на енергија е поголема од енергетската апсорпција, температурата на објектот се намалува, а ако емисијата е помала од апсорпцијата, температурата на објектот се зголемува.

Преносот со помош на електромагнетно зрачење се одвива кога топлината се пренесува од едно на друго тело без да се допираат двете тела. Топла плоча или оган ја загрева вашата рака без да мора да ја допирате плочата или да ја ставите на оган. Невидени електромагнетни бранови, голем дел од опсегот на инфрацрвени бранови, носат топлина од плочата за готвење до вас. Вашата рака апсорбира зрачење и, како резултат, се загрева.

Сите материјали зрачат со топлинска енергија во количини определени од нивната топлина (уредите за ноќно гледање, засновани на детекција на топлина што ја зрачи човечкото тело, не испуштаат, туку примаат само инфрацрвено зрачење и го претвораат во зрачење од видливиот спектар). Топлинската енергија се пренесува во овој случај со фотони, возила со електромагнетно зрачење од која било фреквенција. Ако температурите на две тела се идентични, размената на топлина повеќе не се одвива, воспоставувајќи состојба на топлинска рамнотежа.

Каде се среќаваме со овој вид пренос на топлина?

Сонцето ја загрева Земјата преку сончево зрачење
Блескаво сијалица зрачи со топлина
Огнот емитува електромагнетни бранови преку кои се загреваме.

Се разбира, класификацијата на преносот на топлина посочена погоре не значи дека во природата ќе најдеме или пренесување со зрачење, или со спроводливост, или со конвекција. Како што е прикажано на фотографијата подолу, трите типа многу добро можат да коегзистираат.

Спроводливоста е пренесување на топлина помеѓу два материјали кои доаѓаат во контакт едни со други. Молекуларната кинетичка енергија на материјалот (области на материјал) се пренесува на друг материјал (области од него) со пониска кинетичка енергија преку судири на составните честички. Овој метод е најважниот вид на трансфер на цврсти материи. На пример, ако се осмелите да ја допрете ринглата, преносот на топлина ќе се одвива многу брзо, поради големата разлика во температурата помеѓу плочата за готвење и раката, и во зависност од температурата на плочата, соодветно ќе страдате. На овој начин можете исто така да објасните зошто рачката на котелот со кој го подготвувате утринскиот чај, ако не е направена од материјал со низок индекс на топлинска спроводливост или не е термички изолиран, брзо ќе се загрее и ќе ви треба крпа. да го подигнете котелот од шпоретот. Во овој случај, атомите на рачката влегуваат во состојба на вибрации, што, со судир, брзо се пренесува на соседните атоми.

Некои супстанции се добри спроводници на топлина, како што се: сребро, челик, железо, бакар, додека други се добри изолатори, како што се дрво, хартија или воздух.

На фотографијата подолу е претстава за движењето на атомите на загреана цврста материја, преземена од веб-страницата pbs.org.

Топлинската конвекција го претставува природното движење на топлината; овој вид на трансфер се однесува на гасови или течности. Како што можеби сте забележале во вашиот дом, топлиот, помалку густ воздух има тенденција да се крева и студениот да се спушта. Овој принцип е илустриран, на пример, со работа на рерна, каде што воздухот се загрева со горилникот, а потоа се крева на горниот дел од рерната, каде што се лади, повторно се спушта и циклусот продолжува сè додека храната не е подготвена.

Конвекцијата е она што го координира движењето на течноста во котел, на пример. Како што пламенот на шпоретот делува на дното на котелот, водата се загрева, внатрешната агитација станува видлива со голо око и се зголемува волуменот, додека постудената и погуста вода на површината се спушта, следејќи го истиот циклус што го опишав погоре. во случај на воздух во рерна.

Каде се среќаваме со конвекција?

Воздушен балон работи на принцип дека топол воздух е полесен од ладен
Во шпорет на дрва или јаглен
Воздушните струи го почитуваат принципот на конвекција
Движење на воздухот во вашиот дом
Движењето на водата од тенџере на шпоретот го стопли.

Може ли луѓето да светат во мракот?

Да, дури и во отсуство на светлина, ако имате обичен уред за ноќно гледање, ќе имате задоволство да се видите наоколу без да користите фенерче! Но, бидете внимателни, само ќе можете да видите што произлегува од топлина, односно инфрацрвено зрачење. Ние луѓето испуштаме електромагнетни бранови со бранова должина од околу 10 микрометри. На сликата подолу можете да видите фотографија направена од НАСА, инфрацрвена, од дете. Се разбира, она што го гледаме е резултат на трансформацијата на уредот од инфрацрвено во светло (разбирање со светло електромагнетно зрачење од видливиот спектар), бидејќи човечкото око, како што веројатно сфативте, само фаќа бранови од мала област на електромагнетниот спектар.

Летен пренос на топлина и маица

Црните материјали имаат карактеристика на апсорбирање на инфрацрвено зрачење многу побрзо од белите. Затоа, ако сакате црно во лето, треба да ја сакате и топлината, бидејќи вашата кошула ќе се загрее многу побрзо од онаа на вашата колешка со бели јаки. Ако црната е модерна, не се откажувајте од црната боја во секој случај.

Можете да коментирате користејќи ја сметката на страницата, од ФБ, Твитер или Гугл или како посетител (без регистрација). За посетителите, коментарите се умерени (одобрени од администраторот).