Mari kita bincang tentang apa itu pemindahan haba. Istilah ini merujuk kepada proses pemindahan tenaga dalam jirim. Ia dicirikan oleh mekanisme kompleks, yang diterangkan oleh persamaan haba.
Pelbagai pemindahan haba
Bagaimanakah pemindahan haba dikelaskan? Pengaliran haba, perolakan, sinaran ialah tiga cara pemindahan tenaga yang wujud di alam semula jadi.
Setiap daripadanya mempunyai ciri, ciri, aplikasi tersendiri dalam teknologi.
Kekonduksian terma
Jumlah haba difahami sebagai jumlah tenaga kinetik molekul. Apabila mereka berlanggar, mereka dapat memindahkan sebahagian daripada haba mereka kepada zarah sejuk. Kekonduksian terma ditunjukkan secara maksimum dalam pepejal, kurang tipikal untuk cecair, sama sekali tidak tipikal untuk bahan gas.
Sebagai contoh yang mengesahkan keupayaan pepejal untuk memindahkan haba dari satu kawasan ke kawasan lain, pertimbangkan eksperimen berikut.
Jika anda memasang butang logam pada dawai keluli, kemudian bawa hujung wayar ke lampu semangat yang menyala, secara beransur-ansur butang akan mula jatuh daripadanya. Apabila dipanaskan, molekul mula bergerak pada kelajuan yang lebih cepat, lebih kerapbertembung antara satu sama lain. Zarah inilah yang memberikan tenaga dan haba mereka ke kawasan yang lebih sejuk. Jika cecair dan gas tidak memberikan aliran keluar haba yang cukup pantas, ini membawa kepada peningkatan mendadak dalam kecerunan suhu di kawasan panas.
Pancaran haba
Menjawab soalan tentang jenis pemindahan haba yang disertai dengan pemindahan tenaga, adalah perlu untuk mengambil perhatian kaedah khusus ini. Pemindahan sinaran melibatkan pemindahan tenaga oleh sinaran elektromagnet. Varian ini diperhatikan pada suhu 4000 K dan diterangkan oleh persamaan pengaliran haba. Pekali penyerapan bergantung pada komposisi kimia, suhu, ketumpatan gas tertentu.
Pemindahan haba udara mempunyai had tertentu, dengan peningkatan aliran tenaga, kecerunan suhu meningkat, pekali penyerapan meningkat. Selepas nilai kecerunan suhu melebihi kecerunan adiabatik, perolakan akan berlaku.
Apakah pemindahan haba? Ini ialah proses fizikal pemindahan tenaga daripada objek panas kepada objek sejuk melalui sentuhan langsung atau melalui sekatan yang memisahkan bahan.
Jika jasad sistem yang sama mempunyai suhu yang berbeza, maka proses pemindahan tenaga berlaku sehingga keseimbangan termodinamik diwujudkan di antara mereka.
Ciri pemindahan haba
Apakah pemindahan haba? Apakah ciri-ciri fenomena ini? Anda tidak boleh menghentikannya sepenuhnya, anda boleh sahajamengurangkan kelajuannya? Adakah pemindahan haba digunakan dalam alam semula jadi dan teknologi? Ia adalah pemindahan haba yang mengiringi dan mencirikan banyak fenomena semula jadi: evolusi planet dan bintang, proses meteorologi di permukaan planet kita. Sebagai contoh, bersama-sama dengan pertukaran jisim, proses pemindahan haba membolehkan anda menganalisis penyejukan penyejatan, pengeringan, penyebaran. Ia dijalankan antara dua pembawa tenaga haba melalui dinding pepejal, yang bertindak sebagai antara muka antara badan.
Pemindahan haba dalam alam semula jadi dan teknologi ialah cara mencirikan keadaan badan individu, menganalisis sifat sistem termodinamik.
Undang-undang Fourier
Ia dipanggil undang-undang pengaliran haba, kerana ia menghubungkan jumlah kuasa kehilangan haba, perbezaan suhu dengan luas keratan rentas saluran selari, panjangnya, dan juga dengan pekali kekonduksian haba. Sebagai contoh, untuk vakum, penunjuk ini hampir sifar. Sebab fenomena ini adalah kepekatan minimum zarah bahan dalam vakum yang boleh membawa haba. Walaupun ciri ini, dalam vakum terdapat varian pemindahan tenaga melalui sinaran. Pertimbangkan penggunaan pemindahan haba berdasarkan termos. Dindingnya dibuat dua kali ganda untuk meningkatkan proses pantulan. Udara dipam keluar di antara mereka, sambil mengurangkan kehilangan haba.
Perolakan
Menjawab soalan tentang pemindahan haba, pertimbangkan proses pemindahan haba dalam cecairatau dalam gas dengan pencampuran spontan atau paksa. Dalam kes perolakan paksa, pergerakan jirim disebabkan oleh tindakan daya luar: bilah kipas, pam. Pilihan yang serupa digunakan dalam situasi di mana perolakan semula jadi tidak berkesan.
Proses semula jadi diperhatikan dalam kes apabila, dengan pemanasan yang tidak sekata, lapisan bawah bahan dipanaskan. Ketumpatan mereka berkurangan, mereka bangkit. Lapisan atas, sebaliknya, menyejuk, menjadi lebih berat, dan tenggelam. Selanjutnya, proses itu diulang beberapa kali, dan semasa pencampuran, penyusunan diri ke dalam struktur vorteks diperhatikan, kekisi biasa terbentuk daripada sel perolakan.
Disebabkan perolakan semula jadi, awan terbentuk, kerpasan turun dan plat tektonik bergerak. Ia adalah melalui perolakan bahawa butiran terbentuk pada Matahari.
Penggunaan pemindahan haba yang betul memastikan kehilangan haba minimum, penggunaan maksimum.
Intipati perolakan
Untuk menerangkan perolakan, anda boleh menggunakan hukum Archimedes, serta pengembangan haba pepejal dan cecair. Apabila suhu meningkat, isipadu cecair bertambah dan ketumpatan berkurangan. Di bawah pengaruh daya Archimedes, cecair yang lebih ringan (dipanaskan) cenderung ke atas, dan lapisan sejuk (padat) jatuh ke bawah, secara beransur-ansur menjadi panas.
Apabila cecair dipanaskan dari atas, cecair suam kekal dalam kedudukan asalnya, jadi tiada perolakan diperhatikan. Ini adalah bagaimana kitaran berfungsicecair, yang disertai dengan pemindahan tenaga dari kawasan panas ke tempat sejuk. Dalam gas, perolakan berlaku mengikut mekanisme yang serupa.
Dari sudut pandangan termodinamik, perolakan dianggap sebagai varian pemindahan haba, di mana pemindahan tenaga dalaman berlaku melalui aliran berasingan bahan yang dipanaskan secara tidak sekata. Fenomena serupa berlaku dalam alam semula jadi dan dalam kehidupan seharian. Contohnya, radiator pemanas dipasang pada ketinggian minimum dari lantai, berhampiran ambang tingkap.
Udara sejuk dipanaskan oleh bateri, kemudian secara beransur-ansur naik, di mana ia bercampur dengan jisim udara sejuk yang turun dari tingkap. Perolakan membawa kepada pembentukan suhu seragam di dalam bilik.
Antara contoh perolakan atmosfera yang biasa ialah angin: monsun, bayu. Udara yang memanas di atas beberapa serpihan Bumi menyejukkan ke atas yang lain, akibatnya ia beredar, lembapan dan tenaga dipindahkan.
Ciri perolakan semula jadi
Ia dipengaruhi oleh beberapa faktor sekaligus. Sebagai contoh, kadar perolakan semula jadi dipengaruhi oleh pergerakan harian Bumi, arus laut dan topografi permukaan. Perolakan itulah yang menjadi asas keluar dari kawah gunung berapi dan paip asap, pembentukan gunung, keterlaluan pelbagai burung.
Kesimpulannya
Sinaran terma ialah proses elektromagnet dengan spektrum berterusan, yang dipancarkan oleh jirim, berlaku disebabkan tenaga dalaman. Untuk menjalankan pengiraan sinaran haba, dalamFizik menggunakan model benda hitam. Terangkan sinaran haba menggunakan undang-undang Stefan-Boltzmann. Kuasa sinaran jasad sedemikian adalah berkadar terus dengan luas permukaan dan suhu badan, dibawa ke kuasa keempat.
Kekonduksian terma adalah mungkin dalam mana-mana badan yang mempunyai taburan suhu yang tidak seragam. Intipati fenomena adalah perubahan dalam tenaga kinetik molekul dan atom, yang menentukan suhu badan. Dalam sesetengah kes, kekonduksian terma dianggap sebagai keupayaan kuantitatif bahan tertentu untuk mengalirkan haba.
Proses pertukaran tenaga haba berskala besar tidak terhad kepada pemanasan permukaan bumi oleh sinaran suria.
Arus perolakan yang teruk di atmosfera bumi dicirikan oleh perubahan keadaan cuaca di seluruh planet. Dengan perbezaan suhu di atmosfera antara kawasan kutub dan khatulistiwa, aliran perolakan timbul: aliran jet, angin perdagangan, bahagian hadapan sejuk dan panas.
Pemindahan haba dari teras bumi ke permukaan menyebabkan letusan gunung berapi, kejadian geyser. Di banyak wilayah, tenaga geoterma digunakan untuk menjana elektrik, memanaskan premis kediaman dan perindustrian.
Ia adalah haba yang menjadi peserta wajib dalam banyak teknologi pengeluaran. Contohnya, pemprosesan dan peleburan logam, pembuatan makanan, penapisan minyak, pengendalian enjin - semua ini dijalankan hanya dengan kehadiran tenaga haba.
