Exemple de transfer de căldură în natură, la domiciliu

Energia termică este un termen pe care îl folosim pentru a descrie nivelul de activitate al moleculelor dintr-un obiect. Creșterea excitării, într-un fel sau altul, este asociată cu o creștere a temperaturii, în timp ce în obiecte reci, atomii se mișcă mult mai încet.

Exemple de transfer de căldură pot fi găsite pretutindeni - în natură, în tehnologie și în viața de zi cu zi.

Exemple de transfer termic

Cel mai mare exemplu de transfer de căldură este soarele, care încălzește planeta Pământ și tot ceea ce se află pe ea. În viața de zi cu zi, puteți găsi o mulțime de aceste opțiuni, numai într-un sens mult mai puțin global. Deci, ce exemple de transfer de căldură puteți observa în viața de zi cu zi?

Iată câteva dintre ele:

• O sobă cu gaz sau electric și, de exemplu, o tigaie pentru prăjirea ouălor.
• Combustibilii auto, cum ar fi benzina, sunt surse de energie termică pentru motor.
• Prăjitorul de prăjit inclus face o bucată de pâine într-un pâine prăjită. Acest lucru se datorează energiei termice radiante a pâine prăjită, care atrage umezeala din pâine și o face crocantă.
• O ceașcă fierbinte de cacao cu aburi vă încălzește mâinile.
• Orice flacără, de la o flacără de meci până la incendii masive de pădure.
• Când gheața este pusă într-un pahar de apă, energia termică din apa ei se topește, adică apa în sine este sursa de energie.
• Radiatorul sau sistemul de încălzire din casă asigură căldură pentru lunile de iarnă lungi și reci.
• Cuptoarele convenționale sunt surse de convecție, în urma căreia produsul alimentar plasat în ele este încălzit și începe procesul de gătire.
• Exemple de transfer de căldură pot fi observate și în propriul tău corp, luând o bucată de gheață în mâna ta.
• Energia termică este chiar în interiorul pisicii, care poate încălzi genunchii gazdei.

Căldura este mișcare

Căile de căldură sunt în mișcare constantă. Principalele metode ale transferului lor pot fi numite convenții, radiații și conductivitate. Să ne uităm la aceste concepte în detaliu.

Ce este conductivitatea?

Probabil, mulți au observat în repetate rânduri că în aceeași cameră, senzațiile de atingere a podelei pot fi complet diferite. Este frumos și cald să meargă pe covor, dar dacă intri în baie cu picioarele goale, o răceală tangibilă dă imediat un sentiment de vivacitate. Numai nu în cazul în care există podele încălzite.

Deci, de ce este înghețată suprafața tighelului? Totul se datorează conductivității termice. Acesta este unul dintre cele trei tipuri de transfer de căldură. Ori de câte ori două obiecte de temperaturi diferite sunt în contact unele cu altele, energia termică va trece între ele. Exemple de transfer de căldură, în acest caz, putem cita următoarele: exploatație placa de metal, celălalt capăt al care este plasat deasupra unei flăcări lumânare, cu timpul se poate simți durere și senzație de arsură, și la atingerea cerși de fier cu apă clocotită poate arde.

Conductivitatea factorilor

Conductivitatea bună sau slabă depinde de mai mulți factori:

• Tipul și calitatea materialului din care sunt realizate obiectele.
• Suprafața a două obiecte în contact.
• Diferența de temperatură dintre cele două obiecte.
• Grosimea și dimensiunea obiectelor.

În forma ecuație, aceasta este după cum urmează: viteza de transfer de căldură către obiect este egal cu conductivitatea termică a materialului din care este fabricat obiectul, înmulțită cu aria suprafeței în contact înmulțită cu diferența de temperatură dintre două obiecte, și împărțită la grosimea materialului. E simplu.

Exemple de conductivitate

Transferul direct de căldură de la un obiect la altul se numește conductivitate, iar substanțele care conduc căldură bine se numesc conductori. Unele materiale și substanțe nu se descurcă bine cu această sarcină, se numesc izolatoare. Acestea includ lemn, plastic, fibră de sticlă și chiar aer. După cum se știe, izolatorii nu opresc efectiv fluxul de căldură, ci doar încetinesc o anumită măsură.

convectie

Acest tip de transfer de căldură, ca și convecția, are loc în toate lichidele și gazele. Puteți găsi astfel de exemple de transfer de căldură în natură și în viața de zi cu zi. Când lichidul este încălzit, moleculele din partea inferioară câștigă energie și încep să se miște mai repede, ceea ce duce la o scădere a densității. Moleculele calde de fluid încep să se miște în sus, în timp ce răcitorul (lichidul mai dens) începe să se scufunde. După ce moleculele răcoroase ajung în partea de jos, își primesc din nou partea de energie și aspiră din nou la vârf. Ciclul continuă atât timp cât există o sursă de căldură în partea inferioară.

Exemple în mod natural de transfer de căldură includ următoarele: cu ajutorul unui arzător special echipat cu aer cald, umplere balon de spațiu, poate ridica întreaga structură la o înălțime suficient de mare, fapt este că aerul cald este mai ușor decât rece.

radiație

Când stați în fața unui incendiu, încălziți căldura care vine de la el. Același lucru se întâmplă dacă vă puneți mâna pe becul ars, fără să-l atingeți. Și tu vei simți căldura. Cele mai mari exemple de transfer de căldură în viața de zi cu zi și în natură sunt conduse de energia solară. În fiecare zi, căldura soarelui trece prin 146 de milioane de km de spațiu gol până la Pământ însuși. Aceasta este forța motrice pentru toate formele și sistemele de viață existente pe planeta noastră astăzi. Fără această metodă de transmitere, am fi avut mari probleme, iar lumea nu ar fi la fel cum o știm noi.

Radiația este transferul de căldură prin unde electromagnetice, fie că este vorba de unde radio, de infraroșu, de raze X sau de lumină vizibilă. Toate obiectele radiază și absorb energia radiantă, inclusiv persoana însuși, dar nu toate obiectele și substanțele se confruntă cu această sarcină la fel de bine. Exemple de transfer de căldură în viața de zi cu zi pot fi luate în considerare folosind o antenă convențională. Ca regulă, ceea ce radiază bine este, de asemenea, bun și absoarbe. În ceea ce privește Pământul, acesta necesită energie de la soare și apoi îl dă înapoi în spațiu. Această energie a radiațiilor se numește radiație terestră, ceea ce face posibilă viața pe planetă.

Exemple de transfer de căldură în natură, viață, tehnologie

Transmiterea energiei, în special căldura, este o arie fundamentală de cercetare pentru toți inginerii. Radiația face Pământul potrivit pentru locuire și oferă energie solară regenerabilă. Convecția este baza mecanicii, responsabilă de fluxurile de aer în clădiri și de schimbul de aer în case. Conductivitatea vă permite să încălziți tava, doar prin plasarea acesteia pe foc.

Numeroase exemple de transfer de căldură în inginerie și natură sunt evidente și se găsesc peste tot în lume. Practic, toți joacă un rol important, în special în domeniul ingineriei mecanice. De exemplu, atunci când proiectați un sistem de ventilație a clădirilor, inginerii calculează transferul de căldură al unei clădiri în vecinătatea sa, precum și transferul intern de căldură. În plus, ele selectează materiale care minimizează sau maximizează transferul de căldură prin componente individuale pentru a optimiza eficiența.

evaporare

Atunci când atomii sau moleculele unui lichid (de exemplu, apa) sunt expuse la un volum semnificativ de gaz, ele tind să intre spontan într-o stare gazoasă sau să se evapore. Acest lucru se datorează faptului că moleculele se mișcă constant în diferite direcții la viteze aleatorii și se ciocnesc unul cu celălalt. În cursul acestor procese, unele dintre ele primesc energie cinetică suficientă pentru a respinge sursa de încălzire.

Cu toate acestea, nu toate moleculele se pot evapora și devin vapori de apă. Totul depinde de temperatură. Deci, apa din sticlă se va evapora mai încet decât în ​​tigaia încălzită pe aragaz. Apa fierbinte crește semnificativ energia moleculelor, ceea ce, la rândul său, accelerează procesul de evaporare.

Concepte de bază

• Conductivitatea este transferul de căldură prin materie cu contact direct al atomilor sau moleculelor.
• Convecția este transferul de căldură datorat circulației gazului (de exemplu, aer) sau a unui lichid (de exemplu, apă).
• Radiația este diferența dintre cantitatea de căldură absorbită și cea reflectată. Această abilitate este puternic dependentă de culoare, obiectele negre absorb mai multă căldură decât cele ușoare.
• Evaporarea este procesul în care atomii sau moleculele într-o stare lichidă primesc suficientă energie pentru a deveni gaz sau vapori.
• Gaze cu efect de seră - Acestea sunt gazele care captează căldura soarelui în atmosfera Pământului, producând un efect de seră. Există două categorii principale - vaporii de apă și dioxidul de carbon.
• Surse regenerabile de energie - ele sunt resurse fără limite, care sunt reumplete rapid și natural. Iată câteva exemple de transfer de căldură în natură și tehnologie: vânturile și energia soarelui.
• Conductivitatea termică este rata la care materialul transferă energia termică prin ea însăși.
• Echilibrul termic este o stare în care toate părțile sistemului sunt în același regim de temperatură.

Aplicare în practică

Numeroase exemple de transfer de căldură în natură și tehnologie (imaginea de mai sus) indică faptul că aceste procese ar trebui să fie bine studiate și a servit bine. Inginerii aplică cunoștințele lor privind principiile transferului de căldură, explorează tehnologii noi care implică utilizarea resurselor regenerabile și sunt mai puțin dăunătoare pentru mediu. Punctul-cheie este înțelegerea faptului că transferul de energie deschide posibilități infinite de soluții inginerești și nu numai.