Hogyan továbbítja a hőt

Tudta, hogy a főzőlap elektromágneses sugárzást bocsát ki? De hogy a saját tested is hullámkibocsátó az infravörös tartományból? Hogy vannak olyan eszközök, amelyek éjszaka is képesek látni, még teljes fényhiány esetén is?

A dolgok leegyszerűsítése, a hőátadás magyarázatában néhány fogalmat fogunk használni: hőmérséklet, hőmozgás, hőenergia (hő) és infravörös sugárzás. A hőmérséklet az anyag hőenergia mennyisége, az átlagos kinetikus energia mértéke, amely az atomok és az alkotó molekulák mozgásából származik. Az infravörös sugárzás az elektromágneses spektrum azon területét jelenti, amelynek hullámhossza 0,7 és 300 µm között van. A hő mozgása a hőenergia egyik helyről a másikra történő elmozdulása, vagy technikailag a belső energia (a részecskék mozgásával járó energia) cseréje a hőcserében részt vevő rendszerek között. A meleg általában melegebb helyről hidegebbre költözik. Így mozognak például a légtömegek egyik területről a másikra, néha erős szelet képezve, ha a hőmérséklet-különbség nagy. A hőátadás háromféle módon történik: sugárzás, konvekció és vezetés. Mikroszkópos szinten a hőenergia (hő) egy anyag részecskéinek kinetikus energiáját jelenti. Minél nagyobb a hő keverése (a részecskék rezgése és lineáris mozgása), annál magasabb a hőmérséklet.

Mivel a hő egyfajta energia, joule-ban mérik.

• 1 Joule = 1 N * m = 1 kg m/s2 * m
• 1 kalória egyenértékű az energiával, amely egy gramm desztillált víz hőmérsékletének 19,5-ről 20,5 ° C-ra történő emeléséhez szükséges.
• 1 kalória = 4186 joule
• 1 Magas kalória = 1000 kalória

Az atomok és molekulák állandó mozgásban vannak. Folyadékokban és gázokban az atomok nagyon gyorsan mozognak, ütköznek egymással és a tartály széleivel, amelyben vannak; ráadásul rezegnek. A szilárd anyagokban az atomok nem tudnak sokat mozogni, az egyes szilárd anyagtípusokra jellemző mátrixstruktúrába szorulnak, ehelyett rezegnek.

Az objektumok akkor bocsátanak ki sugárzást, ha a magasabb atomszintű magasabb energiájú elektronok alacsonyabb energiaszintre esnek. Az energiaveszteséget fotonok, járművek elektromágneses sugárzása okozza. Az atomok energiát is felvesznek, az elektronok gyorsabban kezdenek mozogni, és néha magasabb szintre emelkednek. Minden tárgy sugárzást bocsát ki vagy vesz fel. Ha az energiaemisszió magasabb, mint az energiaelnyelés, akkor a tárgy hőmérséklete csökken, és ha az emisszió alacsonyabb, mint az elnyelés, akkor a tárgy hőmérséklete megnő.

Az elektromágneses sugárzás útján történő átvitel akkor megy végbe, amikor a hőt az egyik testből a másikba továbbítják anélkül, hogy a két test összeérne. Egy főzőlap vagy tűz melegíti a kezét anélkül, hogy hozzá kellene érnie a tűzhöz. A láthatatlan elektromágneses hullámok, az infravörös hullámok tartományának nagy része, a főzőlapon átviszi a hőt. A kezed elnyeli a sugárzást, és ennek eredményeként felmelegszik.

Minden anyag hőmennyiséget sugároz, amelyet a hőjük határoz meg (Az éjszakai látás eszközei, amelyek az emberi test által sugárzott hő észlelésén alapulnak, nem bocsátanak ki, hanem csak infravörös sugárzást kapnak, és a látható spektrum sugárzásává alakítják át). A hőenergiát ebben az esetben fotonok, bármilyen frekvenciájú elektromágneses sugárzású járművek szállítják. Ha két test hőmérséklete megegyezik, akkor a hőcsere már nem megy végbe, ami a hőegyensúly állapotát hozza létre.

Ahol ilyen típusú hőátadással találkozunk?

• A nap napsugárzás révén melegíti a Földet
• Izzó izzót sugároz
• A tűz elektromágneses hullámokat bocsát ki, amelyeken keresztül felmelegedünk.

Természetesen a hőátadás fent jelzett osztályozása nem azt jelenti, hogy a természetben vagy sugárzást, vagy vezetést, vagy konvekciót találunk. Amint az az alábbi fotón látható, a három típus nagyon jól létezhet egymás mellett.

A vezetés a hőátadás két egymással érintkezésbe kerülő anyag között. Az anyag molekuláris kinetikus energiája (az anyag területei) az alkotó részecskék ütközése révén alacsonyabb kinetikai energiával kerül át egy másik anyagba (annak területei). Ez a módszer a szilárd anyagok átvitelének legfontosabb típusa. Például, ha meg meri érinteni a főzőlapot, a hőátadás nagyon gyorsan megtörténik, a főzőlap és a kéz közötti nagy hőmérséklet-különbség miatt, és a főzőlap hőmérsékletétől függően ennek megfelelően szenved. Így meg tudja magyarázni azt is, hogy a vízforraló fogantyúja, amellyel reggeli teáját főzi, ha nem alacsony hővezetőségi indexű anyagból készül, vagy nincs hőszigetelve, akkor gyorsan felmelegszik, és szüksége lesz törölközőre. hogy a vízforralót leemelje a tűzhelyről. Ebben az esetben a fogantyú atomjai rezgésállapotba kerülnek, amely ütközéssel gyorsan átkerül a szomszédos atomokba.

Néhány anyag jó hővezető, például: ezüst, acél, vas, réz, míg mások jó szigetelők, például fa, papír vagy levegő.

Az alábbi képen a fűtött szilárd anyag atomjainak mozgását ábrázolják, a pbs.org weboldalról vették át.

A hőkonvekció a hő természetes mozgását jelenti; ez a fajta átvitel gázokra vagy folyadékokra vonatkozik. Amint azt saját otthonában észrevehette, a meleg, kevésbé sűrű levegő hajlamos felemelkedni és a hideg levegő leereszkedni. Ezt az elvet szemlélteti például egy sütő működése, ahol a levegőt az égő felmelegíti, majd a sütő tetejére emelkedik, ahol lehűl, ismét leereszkedik, és a ciklus addig folytatódik, amíg az étel készen van.

A konvekció az, ami koordinálja a folyadék mozgását például egy vízforralóban. Amint a kályha lángja a vízforraló aljára hat, a víz felmelegszik, a belső keverés szabad szemmel láthatóvá válik és térfogata megnő, míg a felszínen található hidegebb és sűrűbb víz lefelé ereszkedik, ugyanazt a fent leírt ciklust követve. sütő belsejében lévő levegő esetén.

Ahol találkozunk a konvekcióval?

• A léggömb azon az elven működik, hogy a forró levegő könnyebb, mint a hideg levegő
• Fa- vagy szénkályhában
• A légáramok tiszteletben tartják a konvekció elvét
• A levegő mozgása a saját otthonában
• A víz mozgása a kályhán lévő fazékból felmelegítette.

Ragyoghatnak-e az emberek a sötétben?

Igen, fény hiányában is, ha van egy közönséges éjjellátó készüléked, akkor örömmel látod magad körül anélkül, hogy zseblámpát kellene használnod! De légy óvatos, csak azt láthatod majd, hogy mi árasztja a hőt, vagyis az infravörös sugárzást. Mi emberek elektromágneses hullámokat bocsátunk ki, körülbelül 10 mikrométeres hullámhosszal. Az alábbi képen láthatja a NASA által készített infravörös fényképet egy gyermekről. Természetesen, amit látunk, annak az eredménye, hogy az eszköz átalakul infravörösből fénysé (megértés a látható spektrumból származó fényelektromágneses sugárzással), mert az emberi szem, amint valószínűleg felismerte, csak az elektromágneses spektrum kis területéről rögzíti a hullámokat.

Nyári hőátadás és póló

A fekete anyagoknak az a jellemzőjük, hogy sokkal gyorsabban elnyelik az infravörös sugárzást, mint a fehérek. Ezért, ha nyáron kedveli a feketét, akkor a meleget is kedvelnie kell, mert az inge sokkal gyorsabban fog felmelegedni, mint a fehér ruhás kollégájaé. Ha a fekete divatos, akkor ne add fel a feketét….

Hozzászólhat a fiók használatát az oldalon, az FB, a Twitter vagy a Google által, vagy látogatóként (regisztráció nélkül). A látogatók számára a megjegyzések mérsékeltek (admin jóváhagyta).

---