Kakšne vrste so prenos toplote?

Prenos toplote v naravi omogoča, da vesolje obstaja v obliki, v kateri smo vsi navajeni. Težko je reči, kako bi izgledal svet, proces prenosa toplote bi za trenutek izginil. Poglejmo si, kakšne vrste prenosa toplote obstajajo in kaj pomeni ta izraz.

V skladu s splošno sprejeto definicijo je prenos toplote fizični proces, v katerem se toplotna energija porazdeli na tak ali drugačen način med različnimi telesi z različnimi stopnjami ogrevanja. Proces se zaključi z izenačevanjem njihovih temperatur ali, z drugimi besedami, termodinamično ravnotežje.

Navedemo, kakšne so osnovne vrste prenosa toplote: konvekcija, toplotna prevodnost, sevanje. Vse druge možne sorte so kombinacija dveh ali več osnovnih metod. To točko je vedno treba upoštevati.

Konvekcija je vsakomur znana od otroštva. Zelo latinska beseda "convectio" pomeni prenos. Posledica tega je, da pri prenosu konvekcije pride do prenosa toplote s tokovi same snovi. Značilen je za pline in tekočine, čeprav se včasih zgodi v nekaterih materialih v razsutem stanju. Predstavljamo si vroč poletni dan: nad površino ogrevane zemlje je opazno lahka meglica - to izkrivljanje je razloženo z naraščajočimi zračnimi tokovi. Ob noč, ko je ogrevanje ukrepanje sončna svetloba preneha, se začne proces izravnave temperatur zemlje in zraka: tla komunicirajo toplotno energijo z nižjimi plasti atmosfere (to je mešani mehanizem prenosa toplote), ki se dvigne, nadomešča hladnejše zračne mase. Tukaj je še en primer: postavite reboiler v posodo z vodo in jo vključite. Z natančnim opazovanjem so opazni gibljivi tokovi vode. Vroče mase se premaknejo iz vira toplote in na njihovem mestu pridejo hladneje.

Kaj bi lahko bilo bolje kot zanimiv pogovor o skodelici vročega čaja na hladnem zimskem večeru? Hkrati je dovolj, da se za trenutek oddaljite in vzemite navadni rob kovinske žlice, da hitro izvlečete roko stran in se izognete opeklini. Razlog je preprost - nekatere vrste prenosa toplote zelo hitro segrejejo kovinske žlice na temperaturo vode v skodelici. Govorimo o toplotni prevodnosti. Situacije, v katerih se lahko srečate s to vrsto prenosa toplote, veliko količino. Opredelimo: toplotna prevodnost je prenos toplotne energije iz bolj segretega dela telesa na hladnejši delci, ki tvorijo telo (elektroni, atomi, molekule). Poseben primer je prenos toplote med različnimi predmeti v stiku. Različni materiali imajo različno toplotno prevodnost. Torej, če segrejete en konec lesena palica, potem bo drugi hladen. Toda, če takšen poskus izvedete s kovinskim drogom, bo rezultat ravno nasproten. Ta razlika je posledica razlike v notranji strukturi materialov.

Glede na vrste prenosa toplote ne moremo omeniti prenosa toplote s sevanjem. Vir toplote ustvarja elektromagnetne oscilacije z valovno dolžino do 1000 μm (infrardeči del spektra). Intenzivnost sevalnega toka in temperatura ogrevanega telesa sta v neposredni korelaciji. Da bi razumeli, kako prenos toplote prenaša na toploto, je dovolj, da izvedemo majhen poskus - prižgati ogenj in postaviti prozorno steklo med seboj in ogenj. Kljub pregradi se toplota še vedno prenese. Ali pa si oglejte mačko, ki pozimi leži na okenski polici pod soncem. Preprosto je - v teh primerih toplotna energija se prenaša s sevanjem. Ena od značilnosti te metode prenosa toplote je neodvisnost od vmesnih medijev. Če med konvekcijo prenos poteka sama snov (plin), in pri toplotni prevodnosti - z delci, potem sevanje ne potrebuje "posrednikov". Tako sonce prenaša toploto skozi vakuum naravnost skozi sevanje.