Conform celei de a doua lege a termodinamicii, dacă a existat o diferență de temperatură în organism sau în oricare sistem termodinamic al organismelor, apoi zona cu temperatură mai ridicată la căldură temperatură mai mică va fi transferat. În acest caz, se spune că schimbul de căldură dintre aceste zone au apărut.
Legile cunoscute ale termodinamicii și în funcție posibilă determinarea cantității de energie termică transferată prin schimb de căldură și temperatura organismelor implicate în aceasta. Aceste legi, de asemenea, ne permit să găsească și rata de transfer de căldură și timpul în care are loc egalizarea temperaturii.
Aceste procese secțiune explorează Inginerie termică - teoria transferului de căldură.
Zona sau a unui organism schimbate între energia termică în trei moduri:
Aceste trei metode sunt bazate tot felul de transfer de căldură. Cinci tipuri principale de transfer de căldură.
Două tipuri simple de transfer de căldură:
- conductivitate termică (numele acestui tip de proces coincide cu numele prin care se realizează acest schimb)
Luați în considerare metode de transfer al energiei termice.
Conductivitate termică - metoda de schimb de căldură bazate pe transferul de căldură al microparticulelor prin energia mișcării de coliziune. Microparticulele se deplasează cu viteze proporțională cu temperatura absolută. Ca urmare a coliziunii lor are loc transferul de energie termică într-un singur corp din zona cu temperatură mai mare la o temperatură mai joasă. Transferul de energie termică de la un corp la altul într-un vid se efectuează numai în contact tel.
Astfel, conductivitatea termică - este transferul de coliziune a energiei termice din microparticule. In metale, de exemplu, aceste particule sunt electroni liberi în lichide și gaze - molecule.
Convecția (din convectio Latină - livrare aducerea) - metoda de schimb de căldură, în care energia termică este transferată prin transferarea organismelor macroscopice din regiunile corpului, cu o temperatură ridicată într-o temperatură scăzută. Convecția este caracteristic numai lichidelor și gazelor. Transferarea gradientul de presiune cauzate într-un lichid sau gaz, care este cauzată de prezența sau forțe tyazhecti (convecție naturală), o sursă de energie, rezultând într-un lichid sau un gaz în mișcare, cum ar fi pompe, ventilatoare, și așa mai departe. N. (convecția forțată).
convecție naturală se numește forțe ale lui Arhimede, care „împinge“ din zona de încălzire mai caldă și, prin urmare, ca o regulă, mai ușoare regiunea de fluid, care, cedând zonele mai reci, energia termică transferată.
convecția forțată este mai intensă, mai mari gradientul de presiune generată în lichid, iar cea inferioara vâscozitatea.
convecția naturală comparativ cu o conductivitate termică mult mai rapid schimburi de căldură în lichid, deoarece prezența primelor regiuni cu o temperatură ridicată la temperatură scăzută, transferate mase considerabile de lichid sau de gaz încălzit. Acest lucru face transfer de căldură mai eficient decât transferul de microparticule de coliziune de energie termică.
Exemplul 10.1. În cazul în care prezența forțelor de gravitație pentru a încălzi fluidul sau gazul din vasul nu se află la fundul vasului, așa cum se face în general, ca mai sus, convecția este absent. Încălzirea de lichide sau gaze, în acest caz, este extrem de încetinește datorită conductivității termice neglijabile.
La rândul său, convectie fortata este chiar mai intensă decât căldură naturală, deoarece primele conduce la viteze mai mari de amestecare lichide și gaze decât acestea din urmă.
Termică radiație - metoda de schimb de căldură pe baza capacității organismelor în anumite condiții, radia energie sub forma undelor electromagnetice (fotoni) și pulberi în suspensie (cum ar fi neutroni, fragmente nuclee în reacțiile nucleare, etc ...). In acest corp radiant pierde energie termică și, astfel, se răcește, iar corpul, care absoarbe călduri radiații.
Această metodă este singura modalitate de a transfera energia termică de la un corp la altul în vid.
Luați în considerare principalele tipuri de transfer de căldură.
Tipuri simple de transfer de căldură - conducție și radiație termică - sunt auto-explicative. Trebuie remarcat doar că transferul termic de căldură prin radiație se numește o vedere bazată pe emisia și absorbția de energie termică numai sub forma undelor electromagnetice (fotoni). Nu este considerat aici prin transfer de căldură bazat pe emisia și absorbția particulelor de substanță (neutroni și m. P.).
forme complexe de transfer de căldură sunt auto-explicative.
Astfel, transferul de căldură convectiv - este o formă complexă de schimb de energie termică, bazată pe două moduri de transfer de căldură: convecție și conducție. Nevoia de examinare convecție și conducta de căldură într-o singură formă de schimb de căldură, datorită faptului că convectia (agitarea și transferul) în mod necesar contactul se produce particule, ceea ce duce la apariția de conductivitate termică. Reciproca nu este cazul, se vede clar în exemplul 10.1.
Transferul de căldură - formă complexă de schimb de căldură între suprafața solidă și lichidul (sau gaz); contactarea această suprafață. Acest tip de transfer de căldură poate fi considerată cazul cel mai frecvent întâlnită de transfer termic convectiv între un solid și un lichid.
Căldura - formă complexă de schimb de căldură între cele două fluide printr-un perete solid. Ea se bazează pe fenomenul de conducție a căldurii și transferul de căldură prin perete între perete și lichidul.
În practică, de multe ori există cazuri de mai multe tipuri complexe de schimb de energie termică, bazate pe toate cele trei metode de transfer de căldură. În aceste cazuri, cu toate acestea, complexe tipuri de transfer de căldură sunt împărțite în cele mai simple. În special radiații termice sau cum este numit, căldură radiantă, considerat independent de alte tipuri de schimb de căldură.
Inaugurăm o serie de concepte și definiții, care vor fi utilizate în teoria transferului de căldură.
O caracteristică cantitativă a transferului de căldură este fluxul termic.
Fluxul de căldură specific - cantitatea de căldură transmisă printr-o unitate de suprafață pe unitatea de timp:
Rețineți că q este o valoare vector și are o temperatură în jos direcție.
Valorile temperaturii reglate la toate punctele din spațiu (sau organisme) la un anumit moment de timp se numește un câmp de temperatură.
O distincție este staționară (temperatura la toate punctele care nu se modifică cu timpul t) și domeniul de temperatură nestaționare (pentru care T = f (t)).
Suprafețele spațiului, toate punctele care au aceeași temperatură, numită izoterme.