Як відбувається теплопередача
Теплопередача - це процес передачі тепла з одного середовища в іншу, при цьому обидві середовища повинні бути рідинами або газами. При теплопередачі відбувається обмін енергією між середовищами без участі механічного впливу. Існує три види теплопередачі.
Інструкція
Теплопровідність полягає в передачі тепла від більш нагрітих частин речовини до менш нагрітих, що приводить до вирівнювання температури речовини. Молекули речовини, що володіють більшою енергією, передають її молекулам, що володіє меншою енергією. До теплопровідності відноситься закон Фур'є, який полягає в зв'язку між градієнтом температури в середовищі і щільності теплового потоку. Градієнт - це вектор, що показує напрямок зміни скалярного поля. Відхилення від цього закону можуть бути при дуже сильних ударних хвилях (великі значення градієнта), при дуже низьких температурах і в розріджених газах, коли молекули речовини частіше стикаються зі стінками посудини, ніж між собою. В случає розріджених газів процес теплопередачі розглядається не як теплообмін, а як передача тепла між тілами, що знаходяться в газовому середовищі.
Конвекція - це перенесення тепла в рідинах, газах або сипучих речовинах, що діє відповідно до кінетичної теорії. Суть кінетичної теорії полягає в тому, що всі тіла (матеріальні) складаються з атомів і молекул, які знаходяться в безперервному русі. На основі цієї теорії, конвекція є теплопередачу між речовинами на молекулярному рівні, за умови що тіла перебувають під дією сили тяжіння і нерівномірно нагріті. Нагріте речовина, під дією сили тяжіння, переміщається щодо менш нагрітого речовини в бік, протилежний силі тяжіння. Більш нагріті речовини піднімаються, а більш холодні - опускаються. Ослаблення дії конвекції спостерігається у випадках високої теплопровідності і в'язкою середовища, а також на конвекцію в іонізованих газах сильно впливає ступінь його іонізації і магнітне поле.
Теплове випромінювання. Речовина за рахунок внутрішньої енергії створює електромагнітне випромінювання із суцільним спектром, яке може передаватися між речовинами. Від того, наскільки підігрітий речовина, залежить положення максимуму його спектра. Чим вище температура, тим більше енергії виділяє речовину і, отже, тим більше тепла можна передати.
Теплопередача може відбуватися через тонку перегородку або стінку між тілами, від більш теплого речовини до менш теплого. Більш нагріте речовина передає частину тепла до стінки, після чого відбувається процес теплопередачі в стінці і від стінки йде тепловіддача до менш нагрітого речовини. Інтенсивність кількості переданої теплоти безпосередньо залежить від коефіцієнта теплопередачі, який визначається як кількість теплоти, що передається через одиницю площі поверхні перегородки в одиницю часу при різниці температур між речовинами в 1 Кельвін.