Прыклады цеплаперадачы ў прыродзе, у побыце

Цеплавая энергія з'яўляецца тэрмінам, які мы выкарыстоўваем для апісання ўзроўню актыўнасці малекул у аб'екце. Падвышаная ўзбуджана, так ці інакш, звязана з павелічэннем тэмпературы, у той час як у халодных аб'ектах атамы перамяшчаюцца нашмат павольней.

Прыклады цеплаперадачы можна сустрэць паўсюль - у прыродзе, тэхніцы і паўсядзённым жыцці.

Прыклады перадачы цеплавой энергіі

Самым вялікім прыкладам перадачы цяпла з'яўляецца сонца, якое сагравае планету Зямля і ўсё, што на ёй знаходзіцца. У паўсядзённым жыцці можна сустрэць масу падобных варыянтаў, толькі ў значна менш глабальным сэнсе. Такім чынам, якія ж прыклады цеплаперадачы можна назіраць у побыце?

Вось некаторыя з іх:

• Газавая або электрычная пліта і, напрыклад, патэльня для смажання яек.
• Аўтамабільныя віды паліва, такія як бензін, з'яўляюцца крыніцамі цеплавой энергіі для рухавіка.
• Уключаны тостар ператварае кавалак хлеба ў тост. Гэта звязана з прамяністай цеплавой энергіяй тоста, які выцягвае вільгаць з хлеба і робіць яго храбусткім.
• Гарачая кубак дымлівага какава сагравае рукі.
• Любое полымя, пачынаючы ад запалкавай полымя і заканчваючы масіўнымі ляснымі пажарамі.
• Калі лёд змяшчаюць у шклянку з вадой, цеплавая энергія з вады яго плавіць, то ёсць сама вада з'яўляецца крыніцай энергіі.
• Сістэма радыятара або ацяплення ў доме забяспечвае цяпло на працягу доўгіх і халодных зімовых месяцаў.
• Звычайныя печы з'яўляюцца крыніцамі канвекцыі, у выніку чаго змешчаны ў іх харчовай прадукт награваецца, і запускаецца працэс падрыхтоўкі.
• Прыклады цеплаперадачы можна назіраць і ў сваім уласным целе, узяўшы ў руку кавалачак лёду.
• Цеплавая энергія ёсць нават унутры ў кошкі, якая можа сагрэць калені гаспадара.

Цяпло - гэта рух

Цеплавыя патокі знаходзяцца ў пастаянным руху. Асноўнымі спосабамі іх перадачы можна назваць канвенцыю, выпраменьванне і праводнасць. Давайце разгледзім гэтыя паняцці больш падрабязна.

Што такое праводнасць?

Магчыма, многія не раз заўважалі, што ў адным і тым жа памяшканні адчуванні ад дакранання з падлогай могуць быць зусім розныя. Прыемна і цёпла хадзіць па дыване, але калі зайсці ў ванную пакой босымі нагамі, адчувальная прахалода адразу дае пачуццё бадзёрасці. Толькі не ў тым выпадку, дзе ёсць падагрэў падлог.

Дык чаму ж пліткавыя паверхню мерзне? Гэта ўсё з-за цеплаправоднасці. Гэта адзін з трох тыпаў перадачы цяпла. Кожны раз, калі два аб'екта розных тэмператур знаходзяцца ў кантакце адзін з адным, цеплавая энергія будзе праходзіць паміж імі. Прыклады цеплаперадачы ў гэтым выпадку можна прывесці наступныя: трымаючыся за металічную пласціну, іншы канец якой будзе змешчаны над полымем свечкі, з часам можна адчуць паленне і боль, а ў момант дакранання да жалезнай ручцы рондалі з кіпячай вадой можна атрымаць апёк.

фактары праводнасці

Добрая ці дрэнная праводнасць залежыць ад некалькіх фактараў:

• Выгляд і якасць матэрыялу, з якога зроблены прадметы.
• Плошча паверхні двух аб'ектаў, якія знаходзяцца ў кантакце.
• Розніца тэмператур паміж двума аб'ектамі.
• Таўшчыня і памер прадметаў.

У форме ўраўненні гэта выглядае наступным чынам: хуткасць перадачы цяпла да аб'екта роўная цеплаправоднасці матэрыялу, з якога выраблены аб'ект, памножанай на плошчу паверхні ў кантакце, памножанай на рознасць тэмператур паміж двума аб'ектамі і дзеленай на таўшчыню матэрыялу. Усё проста.

прыклады праводнасці

Прамая перадача цяпла ад аднаго аб'екта да іншага называюцца праводнасцю, а рэчывы, якія добра праводзяць цяпло, называюцца праваднікамі. Некаторыя матэрыялы і рэчывы дрэнна спраўляюцца з гэтай задачай, іх называюць ізалятарамі. Да іх адносяць драўніну, пластмасу, шкловалакно і нават паветра. Як вядома, ізалятары фактычна не спыняюць паток цяпла, а проста яго запавольваюць ў той ці іншай ступені.

канвекцыя

Такі выгляд цеплаперадачы, як канвекцыя, адбываецца ва ўсіх вадкасцях і газах. Можна сустрэць такія прыклады цеплаперадачы ў прыродзе і ў побыце. Калі вадкасць награваецца, малекулы ў ніжняй частцы набіраюць энергію і пачынаюць рухацца хутчэй, што прыводзіць да памяншэння шчыльнасці. Цёплыя малекулы цякучай асяроддзя пачынаюць рухацца ўверх, у той час як ахаладжальнік (больш шчыльная вадкасць) пачынае тануць. Пасля таго як прахалодныя малекулы дасягаюць дна, яны зноў атрымліваюць сваю долю энергіі і зноў імкнуцца да вяршыні. Цыкл працягваецца да таго часу, пакуль існуе крыніца цяпла ў ніжняй часткі.

Прыклады цеплаперадачы ў прыродзе можна прывесці наступныя: пры дапамозе адмысловага абсталяванай гарэлкі цёплае паветра, напаўняючы прастору паветранага шара, можа падняць усю канструкцыю на досыць вялікую вышыню, уся справа ў тым, што цёплае паветра лягчэй халоднага.

выпраменьванне

Калі вы сядзіце перад вогнішчам, вас сагравае выходнае ад яго цяпло. Тое ж самае адбываецца, калі паднесці далонь да падпаленай лямпачцы, ня дакранаючыся да яе. Вы таксама адчуеце цяпло. Самыя буйныя прыклады цеплаперадачы ў побыце і прыродзе ўзначальвае сонечная энергія. Кожны дзень цяпло сонца праходзіць праз 146 млн. Км пустой прасторы аж да самай Зямлі. Гэта рухаючая сіла для ўсіх формаў і сістэм жыцця, якія існуюць на нашай планеце сёння. Без гэтага спосабу перадачы мы былі б у вялікай бядзе, і свет быў бы зусім не той, якім мы яго ведаем.

Выпраменьванне - гэта перадача цяпла з дапамогай электрамагнітных хваляў, няхай гэта будзе радыёхвалі, інфрачырвоныя, рэнтгенаўскія прамяні ці нават бачнае святло. Усе аб'екты выпраменьваюць і паглынаюць прамяністую энергію, уключаючы самога чалавека, аднак не ўсе прадметы і рэчывы спраўляюцца з гэтай задачай аднолькава добра. Прыклады цеплаперадачы ў побыце можна разгледзець пры дапамозе звычайнай антэны. Як правіла, тое, што добра выпраменьвае, таксама добра і паглынае. Што тычыцца Зямлі, то яна прымае энергію ад сонца, а затым аддае яе назад у космас. Гэтая энергія выпраменьвання называецца зямной радыяцыяй, і гэта тое, што робіць магчымай саму жыццё на планеце.

Прыклады цеплаперадачы ў прыродзе, побыце, тэхніцы

Перадача энергіі, у прыватнасці цеплавой, з'яўляецца фундаментальнай вобласцю даследавання для ўсіх інжынераў. Выпраменьванне робіць Зямлю прыдатнай для пражывання і дае аднаўляльнай сонечную энергію. Канвекцыя з'яўляецца асновай механікі, адказвае за патокі паветра ў будынках і паветраабмен у дамах. Праводнасць дазваляе награваць рондаль, усяго толькі паставіўшы яе на агонь.

Шматлікія прыклады цеплаперадачы ў тэхніцы і прыродзе відавочныя і сустракаюцца паўсюль у нашым свеце. Практычна ўсе з іх гуляюць вялікую ролю, асабліва ў галіне машынабудавання. Напрыклад, пры праектаванні сістэмы вентыляцыі будынка інжынеры вылічваюць цеплааддачу будынка ў яго ваколіцах, а таксама ўнутраную перадачу цяпла. Акрамя таго, яны выбіраюць матэрыялы, якія зводзяць да мінімуму ці максімізуе перадачу цяпла праз асобныя кампаненты для аптымізацыі эфектыўнасці.

выпарэнне

Калі атамы або малекулы вадкасці (напрыклад, вады) падвяргаюцца ўздзеянню значнага аб'ёму газу, яны маюць тэндэнцыю самаадвольна увайсці ў газападобнае стан ці выпарыцца. Гэта адбываецца таму, што малекулы пастаянна рухаюцца ў розных напрамках пры выпадковых хуткасцях і сутыкаюцца адзін з адным. У ходзе гэтых працэсаў некаторыя з іх атрымліваюць кінэтычную энергію, дастатковую для таго, каб адштурхоўвацца ад крыніцы награвання.

Аднак не ўсе малекулы паспяваюць выпарыцца і стаць вадзяным парай. Усё залежыць ад тэмпературы. Так, вада ў шклянцы будзе выпарацца павольней, чым у нагреваемой на пліце рондалі. Кіпенне вады значна павялічвае энергію малекул, што, у сваю чаргу, паскарае працэс выпарэння.

асноўныя паняцці

• Праводнасць - гэта перадача цяпла праз рэчыва пры непасрэдным кантакце атамаў або малекул.
• Канвекцыя - гэта перадача цяпла за кошт цыркуляцыі газу (напрыклад, паветра) або вадкасці (напрыклад, вады).
• Выпраменьванне - гэта розніца паміж паглынутым і адлюстраваным колькасцю цяпла. Гэтая здольнасць моцна залежыць ад колеру, чорныя аб'екты паглынаюць больш цяпла, чым светлыя.
• Выпарэнне - гэта працэс, пры якім атамы або малекулы ў вадкім стане атрымліваюць дастаткова энергіі, каб стаць газам або парай.
• Парніковыя газы - гэта газы, якія затрымліваюць цяпло сонца ў атмасферы Зямлі, вырабляючы парніковы эфект. Вылучаюць дзве асноўныя катэгорыі - гэта вадзяны пар і вуглякіслы газ.
• Аднаўляльныя крыніцы энергіі - гэта бязмежныя рэсурсы, якія хутка і натуральна папаўняюцца. Сюды можна аднесці наступныя прыклады цеплаперадачы ў прыродзе і тэхніцы: вятры і энергію сонца.
• Цеплаправоднасць - гэта хуткасць, з якой матэрыял перадае цеплавую энергію праз сябе.
• Цеплавое раўнавагу - гэта стан, у якім усе часткі сістэмы знаходзяцца ў аднолькавым тэмпературным рэжыме.

Прымяненне на практыцы

Шматлікія прыклады цеплаперадачы ў прыродзе і тэхніцы (карцінкі вышэй) паказваюць на тое, што гэтыя працэсы павінны быць добра вывучаны і служылі на карысць. Інжынеры ўжываюць свае веды аб прынцыпах перадачы цяпла, даследуюць новыя тэхналогіі, якія звязаны з выкарыстаннем аднаўляльных рэсурсаў і з'яўляюцца менш разбуральнымі для навакольнага асяроддзя. Ключавым момантам з'яўляецца разуменне таго, што перанос энергіі адкрывае бясконцыя магчымасці для інжынерных рашэнняў і не толькі.