Care sunt tipurile de transfer de căldură?

Transferul de căldură în natură permite universului să existe în forma în care suntem cu toții obișnuiți. Este greu de spus modul în care lumea ar arăta, procesul de transfer de căldură ar dispărea chiar și pentru un moment. Să analizăm mai atent ce fel de transfer termic există și ce înseamnă acest termen.

Conform definiției general acceptate, transferul de căldură este un proces fizic în care energia termică este distribuită într-un fel sau altul între mai multe corpuri cu diferite grade de încălzire. Procesul este terminat prin egalizarea temperaturilor lor, sau, cu alte cuvinte, echilibrul termodinamic.

Să enumerăm care sunt principalele tipuri de transfer de căldură: convecție, conductivitate termică, radiație. Toate celelalte soiuri posibile reprezintă o combinație a două sau mai multe metode de bază. Acest punct trebuie întotdeauna luat în considerare.

Convecția este familiară pentru toată lumea din copilărie. Cuvântul latin "convectio" înseamnă un transfer. În consecință, atunci când are loc convecția, transferul de căldură are loc prin fluxurile substanței în sine. Este caracteristică pentru gaze și lichide, deși uneori apare în unele materiale vrac. Să ne imaginăm o zi de vară fierbinte: deasupra suprafeței pământului încălzit este vizibil o ușoară lumină - această distorsiune este explicată de curenții de aer ascendenți. La cădere de noapte, atunci când acțiunea de încălzire lumina soarelui încetează, procesul de egalizare a temperaturilor suprafeței pământului și a aerului începe: solul comunică energia termică către cea mai joasă straturi ale atmosferei (acesta este un mecanism mixt de transfer de căldură), care se ridică, înlocuite de masele de aer mai reci. Iată un alt exemplu: puneți boilerul într-un recipient de apă și porniți-l. Cu o observație strânsă, pot fi observate fluxuri în mișcare de apă. Masele fierbinți sunt deplasate de la sursa de căldură, iar în locul lor vin mai rece.

Ce ar putea fi mai bine decât o conversație interesantă despre o ceașcă de ceai fierbinte într-o seară rece de iarnă? În același timp, este suficient să vă distrați atenția pentru o clipă și să luați marginea de vârf a unei linguri de metal pentru a vă trage rapid mâna departe, evitând o arsură. Motivul este simplu - unele tipuri de transfer de căldură linguri metalice foarte rapid încălzite la temperatura apei din ceașcă. Vorbim despre conducerea căldurii. Situații în care vă puteți întâlni cu acest tip de transfer de căldură, o cantitate imensă. Să definim: conductivitatea termică este un transfer al energiei termice dintr-o parte mai încălzită a corpului într-unul mai rece prin intermediul particulelor care alcătuiesc corpul (electroni, atomi, molecule). Un caz special este transferul de căldură între diferite obiecte în contact. Diferitele materiale au o conductivitate termică diferită. Dacă încălzi un capăt un bar din lemn, atunci al doilea va fi rece. Dar dacă faci un astfel de experiment cu o tijă metalică, rezultatul va fi contrariul. Această diferență se datorează diferenței dintre structura internă a materialelor.

Având în vedere tipurile de transfer termic, nu putem menționa transferul de căldură prin radiație. O sursă de căldură generează oscilații electromagnetice cu o lungime de undă de până la 1000 μm (partea infraroșie a spectrului). Intensitatea fluxului radiant și temperatura corpului încălzit sunt în corelare directă. Pentru a înțelege modul în care radiațiile transferă căldură, este suficient să efectuați un mic experiment - să aprindeți un incendiu și să plasați un pahar transparent între el și foc. În ciuda barierei, căldura va fi încă transmisă. Sau priviți la pisica, care în timpul iernii se află pe pervazul de sub soare, basking. Este simplu - în aceste exemple energia termică este transmis prin radiație. Una din trăsăturile acestei metode de transfer de căldură este independența față de mediul intermediar. Dacă în timpul convecției transferul are loc de substanța însuși (gaz), iar atunci când conducerea de căldură - prin particule, atunci radiația nu are nevoie de "intermediari". Astfel, soarele își transferă căldura prin vacuum exact prin radiație.