Névterek
Oldalműveletek
Hőátadás. Folyamat, amelynek során az energia hő formájában cserélődik különböző testek között, vagy ugyanazon test különböző, különböző hőmérsékletű részei között.
Összegzés
- 1 Általános
- 2 Vezetés
- 3 Konvekció
- 4 Sugárzás
- 5 Mértékegységek
- 6 Források
Általánosságok
A hőátadás mindig a melegebb testről a hűvösebbre történik, a termodinamika második törvényének eredményeként. A hőátadás addig történik, amíg a testek és környezetük el nem éri a hőegyensúlyt.
Hőátadás konvekció, sugárzás vagy vezetés útján. Bár ez a három folyamat egyszerre fordulhat elő, előfordulhat, hogy az egyik mechanizmus túlsúlyban van a másik kettővel szemben.
Ha hőmérséklet-különbség van két objektum között, amelyek egymás közelében vannak, a hőátadás nem állítható le; csak lassabban haladhat.
Vezetés
Ez az atomi léptékű hőátadás mechanizmusa az anyagon keresztül molekuláris aktivitás útján, egyes molekulák ütközése másokkal, ahol az energikusabb részecskék energiát juttatnak a kevésbé energikusakhoz, és a legalacsonyabb hőmérsékletektől hőáramot hoznak létre. alacsonyra.
A vezetés a szilárd testek közötti hőátadás. A hővezetés csak akkor következik be, ha a vezető közeg két része között hőmérséklet-különbségek vannak.
A legjobb hővezetők a fémek. A levegő, a tollazat, a parafa, a fa, a jég, a gyapjú, a papír vagy a műanyag gyenge hővezető. Ezeket az anyagokat szigetelőknek nevezzük.
Ha valaki megfogja a fémrúd egyik végét, és a másik végét érintkezésbe hozza a gyertya lángjával, így annak hőmérséklete megnő, akkor a hő vezetéssel továbbítja a hidegebb véget. A láng által fűtött végtől, nagyobb keverési energiát szereznek, amelyet egyik atomról a másikra továbbítanak, anélkül, hogy ezek a részecskék bármilyen helyzetváltozást szenvednének, így növelve a régió hőmérsékletét. Ez a folyamat az egész sávban folytatódik, és egy bizonyos idő elteltével a másik végét tartó személy észreveszi a hőmérséklet emelkedését ezen a helyen.
Konvekció
A konvekció az anyagon belüli tömegmozgással vagy keringéssel történő hőátadás mechanizmusa. Ha egy folyadékban vagy gázban különbség van a hőmérsékleten, akkor a folyadék mozgása szinte biztosan bekövetkezik. Ez a mozgás átadja a hőt a folyadék egyik részéből a másikba.
A konvekció meleg és hideg molekulák cseréje útján adja át a hőt: ez az oka annak, hogy a vízforralóban lévő víz egyenletesen melegszik, annak ellenére, hogy csak az alsó része érintkezik a lánggal.
Ez a konvekciónak nevezett folyamat természetes módon csak az anyag sűrűségének különbségei által hozható létre; vagy kényszerített, amikor az anyag kénytelen egyik helyről a másikra mozogni, például levegő ventilátorral vagy víz szivattyúval. Csak olyan folyadékokban és gázokban fordul elő, ahol az atomok és molekulák szabadon mozoghatnak közöttük.
A természetben a légkör által a felszín közelében levő vezetéssel és sugárzással nyert hő legnagyobb része konvekcióval a légkör más rétegeibe vagy szintjeibe kerül.
Sugárzás
A hősugárzás olyan anyag által kibocsátott energia, amely adott hőmérsékleten van, közvetlenül a forrástól kifelé, minden irányban keletkezik. Ezt az energiát az alkotó atomok vagy molekulák elektronikus konfigurációjának változásai hozzák létre, és elektromágneses hullámok vagy fotonok szállítják, ezért elektromágneses sugárzásnak hívják.
Az elektromágneses sugárzás az oszcilláló és merőleges elektromos és mágneses mezők kombinációja, amelyek terjednek az űrben, energiát szállítanak egyik helyről a másikra.
Ellentétben a vezetéssel és a konvekcióval, vagy más típusú hullámokkal, például a hanggal, amelynek terjedéséhez anyagi közegre van szükség, az elektromágneses sugárzás terjedése szempontjából az anyagtól független, sőt, az energia sugárzás általi átvitele vákuumban a leghatékonyabb. Energiaáramlásának sebességét, intenzitását és irányát azonban befolyásolja az anyag jelenléte. Így ezek a hullámok bejárhatják a bolygóközi és csillagközi teret, és a Napból és a csillagokból elérhetik a Földet.
Mértékegységek
A hőátadás mérésére az egységek nemzetközi rendszerében ugyanazt használják, mint az energiára és a munkára: a joule-t.
Egy másik széles körben használt egység a kicserélt hőenergia mennyiségének mérésére a kalória (cal), amely az az energiamennyiség, amelyet egy gramm vízhez kell ellátni, hogy hőmérsékletét 1 ° C-kal megemelje. Különböző kezdeti feltételek különböző értékeket adnak a kalória számára. A kalóriát kis kalóriának is nevezik, összehasonlítva a kilokalóriával (kcal), amelyet nagy kalóriának neveznek és táplálkozásban használnak.
- 1 kcal = 1000 kal
Joule több olyan kísérlet után, amelyek során egyes pengék mozgása egy súlykészlet által mozgatva egy edény belsejében, vízzel meghatározta a hő mechanikai egyenértékét, meghatározva a folyadékban a súrlódás következtében bekövetkezett hőmérséklet-növekedést a pengék keverésével állítják elő:
- 1 cal = 4,184 J [1]
A BTU (vagy brit hőegység) az Egyesült Államokban és számos más amerikai országban széles körben alkalmazott hőmérő. Ez azt a hőmennyiséget határozza meg, amelyet hozzá kell adni egy font vízhez, hogy a hőmérséklete egy Fahrenheit fokkal emelkedjen, és egyenlő 252 kalóriával.