Di sini pembaca akan mencari maklumat umum tentang apa itu pemindahan haba, dan juga akan mempertimbangkan secara terperinci fenomena pemindahan haba sinaran, kepatuhannya kepada undang-undang tertentu, ciri-ciri proses, formula haba, penggunaan pemindahan haba oleh manusia dan alirannya dalam alam semula jadi.
Masuk ke dalam pertukaran haba
Untuk memahami intipati pemindahan haba sinaran, anda mesti terlebih dahulu memahami intipatinya dan mengetahui apakah itu?
Pemindahan haba ialah perubahan dalam indeks tenaga jenis dalaman tanpa kerja pada objek atau subjek, dan juga tanpa kerja yang dilakukan oleh badan. Proses sedemikian sentiasa berjalan dalam arah tertentu, iaitu: haba berpindah dari badan yang mempunyai indeks suhu yang lebih tinggi ke jasad dengan yang lebih rendah. Apabila mencapai penyamaan suhu antara jasad, proses itu berhenti, dan ia dijalankan dengan bantuan pengaliran haba, perolakan dan sinaran.
- Konduksi terma ialah proses pemindahan tenaga dalaman daripada satu serpihan jasad ke yang lain atau antara jasad apabila bersentuhan.
- Konveksi ialah pemindahan haba yang terhasil daripadapemindahan tenaga bersama-sama dengan aliran cecair atau gas.
- Radiasi adalah bersifat elektromagnet, yang dipancarkan disebabkan oleh tenaga dalaman bahan yang berada dalam keadaan suhu tertentu.
Formula haba membolehkan anda membuat pengiraan untuk menentukan jumlah tenaga yang dipindahkan, namun, nilai yang diukur bergantung pada sifat proses yang sedang berjalan:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – pemanasan dan penyejukan;
- Q=mλ – penghabluran dan lebur;
- Q=mr - pemeluwapan wap, pendidihan dan penyejatan;
- Q=mq – pembakaran bahan api.
Hubungan antara badan dan suhu
Untuk memahami apa itu pemindahan haba sinaran, anda perlu mengetahui undang-undang asas fizik tentang sinaran inframerah. Adalah penting untuk diingat bahawa mana-mana badan yang suhunya melebihi sifar secara mutlak sentiasa memancarkan tenaga haba. Ia terletak dalam spektrum inframerah gelombang sifat elektromagnet.
Walau bagaimanapun, badan yang berbeza, mempunyai suhu yang sama, akan mempunyai keupayaan yang berbeza untuk memancarkan tenaga pancaran. Ciri ini akan bergantung kepada pelbagai faktor seperti: struktur badan, sifat, bentuk dan keadaan permukaan. Sifat sinaran elektromagnet merujuk kepada dwi, gelombang korpuskular. Medan jenis elektromagnet mempunyai watak kuantum, dan kuantanya diwakili oleh foton. Berinteraksi dengan atom, foton diserap dan memindahkan tenaga mereka kepada elektron, foton hilang. Turun naik haba eksponen tenagaatom dalam molekul bertambah. Dalam erti kata lain, tenaga yang dipancarkan ditukar kepada haba.
Tenaga terpancar dianggap sebagai kuantiti utama dan dilambangkan dengan tanda W, diukur dalam joule (J). Fluks sinaran menyatakan nilai purata kuasa dalam tempoh masa yang jauh lebih besar daripada tempoh ayunan (tenaga yang dipancarkan dalam satu unit masa). Unit yang dipancarkan oleh aliran dinyatakan dalam joule sesaat (J / s), watt (W) dianggap sebagai pilihan yang diterima umum.
Pengenalan kepada pemindahan haba berseri
Kini lebih lanjut mengenai fenomena itu. Pemindahan haba sinaran adalah pertukaran haba, proses memindahkannya dari satu badan ke badan lain, yang mempunyai indeks suhu yang berbeza. Berlaku dengan bantuan sinaran inframerah. Ia adalah elektromagnet dan terletak di kawasan spektrum gelombang yang bersifat elektromagnet. Julat gelombang terletak dalam julat dari 0.77 hingga 340 µm. Julat dari 340 hingga 100 µm dianggap gelombang panjang, 100 - 15 µm tergolong dalam julat gelombang sederhana, dan panjang gelombang pendek dari 15 hingga 0.77 µm.
Bahagian gelombang pendek spektrum inframerah bersebelahan dengan cahaya yang boleh dilihat, dan bahagian gelombang gelombang panjang masuk ke gelombang radio ultrapendek. Sinaran inframerah dicirikan oleh perambatan rectilinear, ia mampu membias, memantulkan dan mempolarisasi. Mampu menembusi pelbagai bahan yang legap kepada cahaya yang boleh dilihat.
Dengan kata lain, pemindahan haba sinaran boleh dicirikan sebagai pemindahanhaba dalam bentuk tenaga gelombang elektromagnet, manakala proses berjalan antara permukaan yang sedang dalam proses sinaran bersama.
Indeks keamatan ditentukan oleh susunan permukaan bersama, kebolehan memancar dan menyerap badan. Pemindahan haba sinaran antara jasad berbeza daripada perolakan dan proses pengaliran haba kerana haba boleh dihantar melalui vakum. Persamaan fenomena ini dengan yang lain adalah disebabkan oleh pemindahan haba antara jasad dengan indeks suhu yang berbeza.
Fluks sinaran
Pemindahan haba sinaran antara jasad mempunyai bilangan fluks sinaran tertentu:
- Fluks sinaran intrinsik - E, yang bergantung pada indeks suhu T dan ciri optik badan.
- Aliran sinaran kejadian.
- Jenis fluks sinaran yang diserap, dipantulkan dan dihantar. Kesimpulannya, ia sama dengan Epad.
Persekitaran di mana pertukaran haba berlaku boleh menyerap sinaran dan memperkenalkannya sendiri.
Pertukaran haba sinaran antara bilangan badan tertentu diterangkan oleh fluks sinaran yang berkesan:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Jasad, pada sebarang suhu, mempunyai penunjuk L=1, R=0 dan O=0, dipanggil "hitam sepenuhnya". Manusia mencipta konsep "radiasi hitam". Ia sepadan dengan penunjuk suhunya kepada keseimbangan badan. Tenaga sinaran yang dipancarkan dikira menggunakan suhu subjek atau objek, sifat badan tidak mempengaruhi ini.
Mematuhi undang-undangBoltzmann
Ludwig Boltzmann, yang tinggal di wilayah Empayar Austria pada 1844-1906, mencipta undang-undang Stefan-Boltzmann. Dialah yang membenarkan seseorang untuk lebih memahami intipati pertukaran haba dan beroperasi dengan maklumat, memperbaikinya selama ini. Pertimbangkan perkataannya.
Undang-undang Stefan-Boltzmann ialah undang-undang integral yang menerangkan beberapa ciri badan hitam mutlak. Ia membolehkan anda menentukan pergantungan ketumpatan kuasa sinaran benda hitam pada indeks suhunya.
Mematuhi undang-undang
Undang-undang pemindahan haba sinaran mematuhi undang-undang Stefan-Boltzmann. Tahap keamatan pemindahan haba melalui pengaliran haba dan perolakan adalah berkadar dengan suhu. Tenaga sinaran dalam fluks haba adalah berkadar dengan suhu kepada kuasa keempat. Ia kelihatan seperti ini:
q=σ A (T14 – T2 4).
Dalam formula, q ialah fluks haba, A ialah luas permukaan badan memancarkan tenaga, T1 dan T2 ialah suhu yang memancarkan badan dan persekitaran yang menyerap sinaran ini.
Hukum sinaran haba di atas dengan tepat menerangkan hanya sinaran ideal yang dicipta oleh jasad yang benar-benar hitam (a.h.t.). Hampir tidak ada badan seperti itu dalam kehidupan. Walau bagaimanapun, permukaan hitam rata menghampiri A. Ch. T. Sinaran daripada badan cahaya agak lemah.
Terdapat faktor emisiviti diperkenalkan untuk mengambil kira penyelewengan daripada idealiti banyakjumlah s.t. ke dalam komponen yang betul bagi ungkapan yang menerangkan undang-undang Stefan-Boltzmann. Indeks emisitiviti adalah sama dengan nilai kurang daripada satu. Permukaan hitam rata boleh membawa pekali ini sehingga 0.98, manakala cermin logam tidak akan melebihi 0.05. Oleh itu, penyerapan adalah tinggi untuk jasad hitam dan rendah untuk jasad spekular.
Mengenai badan kelabu (s.t.)
Dalam pemindahan haba, sering disebut istilah seperti badan kelabu. Objek ini ialah jasad yang mempunyai pekali penyerapan jenis spektrum sinaran elektromagnet kurang daripada satu, yang tidak berdasarkan panjang gelombang (frekuensi).
Pelepasan haba adalah sama mengikut komposisi spektrum sinaran jasad hitam dengan suhu yang sama. Badan kelabu berbeza daripada badan hitam dengan penunjuk keserasian tenaga yang lebih rendah. Kepada tahap kehitaman spektrum s.t. panjang gelombang tidak terjejas. Dalam cahaya yang boleh dilihat, jelaga, arang batu dan serbuk platinum (hitam) berada dekat dengan badan kelabu.
Bidang aplikasi pengetahuan pemindahan haba
Pelepasan haba sentiasa berlaku di sekeliling kita. Di premis kediaman dan pejabat, anda sering boleh menemui pemanas elektrik yang terlibat dalam sinaran haba, dan kami melihatnya dalam bentuk kilauan lingkaran kemerahan - haba tersebut adalah milik yang boleh dilihat, ia "berdiri" di tepi spektrum inframerah.
Memanaskan bilik, sebenarnya, terlibat dalam komponen sinaran inframerah yang tidak kelihatan. Peranti penglihatan malam terpakaisumber sinaran haba dan penerima yang sensitif kepada sinaran inframerah, yang membolehkan anda menavigasi dengan baik dalam gelap.
Tenaga Matahari
Matahari adalah pemancar tenaga paling berkuasa yang bersifat haba. Ia memanaskan planet kita dari jarak seratus lima puluh juta kilometer. Keamatan sinaran suria, yang telah direkodkan selama bertahun-tahun dan oleh pelbagai stesen yang terletak di pelbagai bahagian bumi, sepadan dengan kira-kira 1.37 W/m2.
Ia adalah tenaga matahari yang merupakan sumber kehidupan di planet Bumi. Pada masa ini, ramai minda sibuk mencari cara yang paling berkesan untuk menggunakannya. Kini kita tahu panel solar yang boleh memanaskan bangunan kediaman dan membekalkan tenaga untuk keperluan harian.
Sebagai penutup
Merumuskan, pembaca kini boleh menentukan pemindahan haba sinaran. Huraikan fenomena ini dalam kehidupan dan alam semula jadi. Tenaga sinaran adalah ciri utama gelombang tenaga yang dihantar dalam fenomena sedemikian, dan formula yang disenaraikan menunjukkan cara mengiranya. Dalam kedudukan umum, proses itu sendiri mematuhi undang-undang Stefan-Boltzmann dan boleh mempunyai tiga bentuk, bergantung pada sifatnya: fluks sinaran kejadian, sinaran jenisnya sendiri dan dipantulkan, diserap dan dihantar.
