Tepelná energie je termín, který používáme k popisu úrovně aktivity molekul v objektu. Zvýšená excitace je tak či onak spojena se zvýšením teploty, zatímco ve studených předmětech se atomy pohybují mnohem pomaleji.
Příklady přenosu tepla lze nalézt všude – v přírodě, technologii i každodenním životě.
Příklady přenosu tepla
Největším příkladem přenosu tepla je slunce, které ohřívá planetu Zemi a vše na ní. V běžném životě najdete podobných možností spoustu, jen v mnohem méně globálním smyslu. Jaké jsou tedy příklady přenosu tepla v každodenním životě?
Zde jsou některé z nich:
- Plynový nebo elektrický sporák a například pánev na smažení vajec.
- Automobilová paliva, jako je benzín, poskytují motoru tepelnou energii.
- Přiložený toustovač promění kousek chleba na toast. Je spojen se zářivýmtepelná energie toastu, která odvádí vlhkost z chleba a dělá ho křupavým.
- Horký šálek kakaa v páře zahřeje ruce.
- Jakýkoli plamen, od zápalek po masivní lesní požáry.
- Když vložíte led do sklenice s vodou, tepelná energie z vody jej roztaví, to znamená, že samotná voda je zdrojem energie.
- Radiátor nebo topný systém ve vašem domě poskytuje teplo během dlouhých, chladných zimních měsíců.
- Konvenční trouby jsou zdroje konvekce, v důsledku čehož se jídlo v nich umístěné ohřeje a spustí se proces vaření.
- Příklady přenosu tepla můžete pozorovat ve svém vlastním těle, když si vezmete do ruky kus ledu.
- Tepelná energie je dokonce uvnitř kočky, což může zahřát kolena majitele.
Teplo je pohyb
Toky tepla jsou v neustálém pohybu. Hlavní způsoby jejich přenosu lze nazvat konvence, záření a vedení. Podívejme se na tyto pojmy podrobněji.
Co je vodivost?
Možná si mnozí nejednou všimli, že ve stejné místnosti mohou být pocity z dotyku podlahy zcela odlišné. Po koberci je sice příjemné teplo, ale pokud vstoupíte do koupelny bosí, znatelný chlad okamžitě dodá pocit veselosti. Ne tam, kde je podlahové vytápění.
Proč tedy dlážděný povrch zamrzá? Je to všechno prototepelná vodivost. Je to jeden ze tří typů přenosu tepla. Kdykoli jsou dva objekty různých teplot ve vzájemném kontaktu, tepelná energie mezi nimi prochází. Příklady přenosu tepla v tomto případě zahrnují následující: držení kovové desky, jejíž druhý konec je umístěn nad plamenem svíčky, po čase můžete cítit pálení a bolest a ve chvíli, kdy se dotknete žehličky rukojeť hrnce s vařící vodou, můžete se popálit.
Faktory vodivosti
Dobrá nebo špatná vodivost závisí na několika faktorech:
- Typ a kvalita materiálu, ze kterého jsou předměty vyrobeny.
- Povrch dvou objektů v kontaktu.
- Rozdíl teplot mezi dvěma objekty.
- Tloušťka a velikost položek.
Ve formě rovnice to vypadá takto: Rychlost přenosu tepla do předmětu se rovná tepelné vodivosti materiálu, ze kterého je předmět vyroben, krát povrchová plocha v místě kontaktu krát teplotní rozdíl mezi dva předměty a děleno tloušťkou materiálu. Je to jednoduché.
Příklady vodivosti
Přímý přenos tepla z jednoho předmětu na druhý se nazývá vedení a látky, které dobře vedou teplo, se nazývají vodiče. Některé materiály a látky se s tímto úkolem nevyrovnají dobře, nazývají se izolanty. Patří mezi ně dřevo, plast, sklolaminát a dokonce i vzduch. Jak víte, izolátory ve skutečnosti tok nezastaví.teplo, ale jednoduše jej zpom alte na jeden nebo druhý stupeň.
Konvekce
Tento typ přenosu tepla, stejně jako konvekce, se vyskytuje u všech kapalin a plynů. Takové příklady přenosu tepla můžete najít v přírodě i v každodenním životě. Jak se kapalina zahřívá, molekuly na dně získávají energii a pohybují se rychleji, což má za následek snížení hustoty. Molekuly teplé tekutiny se začnou pohybovat nahoru, zatímco chladicí kapalina (hustší kapalina) začne klesat. Poté, co chladné molekuly dosáhnou dna, opět obdrží svůj podíl energie a opět směřují nahoru. Cyklus pokračuje, dokud je na dně zdroj tepla.
Příklady přenosu tepla v přírodě lze uvést následovně: teplý vzduch, který vyplňuje prostor balónu, může pomocí speciálně vybaveného hořáku zvednout celou konstrukci do dostatečně vysoké výšky, věc je že teplý vzduch je lehčí než studený.
Záření
Když sedíte u ohně, hřeje vás teplo, které z něj vychází. Totéž se stane, když přiblížíte dlaň k hořící žárovce, aniž byste se jí dotkli. Také vám bude teplo. Největší příklady přenosu tepla v každodenním životě a přírodě vede solární energie. Sluneční teplo projde každý den 146 miliony km prázdného prostoru až na samotnou Zemi. Je hnací silou všech forem a systémů života, které dnes na naší planetě existují. Bez tohoto způsobu přenosu bychom se dostali do velkých potíží a svět by nebyl stejný jako my.známe ho.
Záření je přenos tepla pomocí elektromagnetických vln, ať už jde o rádiové vlny, infračervené záření, rentgenové záření nebo dokonce viditelné světlo. Všechny předměty vyzařují a pohlcují zářivou energii, včetně člověka samotného, ale ne všechny předměty a látky se s tímto úkolem vyrovnávají stejně dobře. Příklady přenosu tepla v každodenním životě lze zvážit pomocí konvenční antény. Zpravidla platí, že co dobře vyzařuje, to také dobře pohlcuje. Pokud jde o Zemi, ta přijímá energii ze Slunce a poté ji vrací do vesmíru. Tato energie záření se nazývá pozemské záření a je to, co umožňuje život na planetě.
Příklady přenosu tepla v přírodě, každodenním životě, technologii
Přenos energie, zejména tepelné, je základní oblastí studia pro všechny inženýry. Radiace činí Zemi obyvatelnou a poskytuje obnovitelnou sluneční energii. Konvekce je základem mechaniky, je zodpovědná za proudění vzduchu v budovách a výměnu vzduchu v domech. Vodivost vám umožňuje zahřát hrnec pouhým přiložením k ohni.
Četné příklady přenosu tepla v technologii a přírodě jsou zřejmé a nacházejí se po celém světě. Téměř všechny hrají důležitou roli zejména v oblasti strojírenství. Například při návrhu ventilačního systému budovy inženýři vypočítají prostup tepla z budovy kolem ní a také vnitřní prostup tepla. Kromě toho vybírají materiály, které minimalizují nebo maximalizují přenos tepla.prostřednictvím jednotlivých komponent k optimalizaci účinnosti.
Vypařování
Když jsou atomy nebo molekuly kapaliny (jako je voda) vystaveny značnému objemu plynu, mají tendenci spontánně vstoupit do plynného stavu nebo se vypařovat. Molekuly se totiž neustále pohybují různými směry náhodnou rychlostí a vzájemně se srážejí. Během těchto procesů některé z nich dostávají kinetickou energii dostatečnou k tomu, aby se odpuzovaly od zdroje tepla.
Ne všechny molekuly však mají čas se vypařit a stát se vodní párou. Vše závisí na teplotě. Voda ve sklenici se tedy bude odpařovat pomaleji než v pánvi rozpálené na sporáku. Vařící voda výrazně zvyšuje energii molekul, což zase urychluje proces odpařování.
Základní pojmy
- Vodivost je přenos tepla látkou přímým kontaktem atomů nebo molekul.
- Konvekce je přenos tepla cirkulací plynu (jako je vzduch) nebo kapaliny (jako je voda).
- Záření je rozdíl mezi množstvím pohlceného a odraženého tepla. Tato schopnost je vysoce závislá na barvě, černé předměty absorbují více tepla než světlé předměty.
- Vypařování je proces, při kterém atomy nebo molekuly v kapalném stavu získávají dostatek energie, aby se staly plynem nebo párou.
- Skleníkové plyny jsou plyny, které zachycují sluneční teplo v zemské atmosféře a vytvářejí skleníkový plyn. Účinek. Existují dvě hlavní kategorie – vodní pára a oxid uhličitý.
- Obnovitelné zdroje energie jsou neomezené zdroje, které se rychle a přirozeně obnovují. Patří mezi ně následující příklady přenosu tepla v přírodě a technologii: větrná a solární energie.
- Tepelná vodivost je rychlost, kterou materiál přes sebe přenáší tepelnou energii.
- Tepelná rovnováha je stav, ve kterém jsou všechny části systému ve stejném teplotním režimu.
Praktická aplikace
Četné příklady přenosu tepla v přírodě a technologii (obrázky výše) naznačují, že tyto procesy by měly být dobře prozkoumány a měly by být dobře využívány. Inženýři uplatňují své znalosti principů přenosu tepla, zkoumají nové technologie, které jsou spojeny s využíváním obnovitelných zdrojů a jsou méně destruktivní pro životní prostředí. Klíčem je pochopení, že přenos energie otevírá nekonečné možnosti pro technická řešení a další.
