Her vil læseren finde generel information om, hvad varmeoverførsel er, og vil også i detaljer overveje fænomenet strålevarmeoverførsel, dets lydighed mod visse love, processens funktioner, varmeformlen, brugen menneskets varmeoverførsel og dens strømning i naturen.
Indgang til varmeveksling
For at forstå essensen af strålevarmeoverførsel skal du først forstå dens essens og vide, hvad det er?
Varmeoverførsel er en ændring i energiindekset for den indre type uden arbejde på objektet eller emnet, og også uden arbejde udført af kroppen. En sådan proces forløber altid i en bestemt retning, nemlig: varme går fra et legeme med et højere temperaturindeks til et legeme med et lavere. Ved opnåelse af udligning af temperaturer mellem legemer, stopper processen, og den udføres ved hjælp af varmeledning, konvektion og stråling.
- Vermeledning er processen med at overføre intern energi fra et kropsfragment til et andet eller mellem kroppe, når de får kontakt.
- Konvektion er varmeoverførsel som følge afenergioverførsel sammen med væske- eller gasstrømme.
- Stråling er af elektromagnetisk natur og udsendes på grund af den indre energi af et stof, der er i en tilstand af en bestemt temperatur.
Varmeformlen giver dig mulighed for at foretage beregninger for at bestemme mængden af overført energi, men de målte værdier er afhængige af arten af den igangværende proces:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – opvarmning og afkøling;
- Q=mλ – krystallisation og smeltning;
- Q=mr - dampkondensering, kogning og fordampning;
- Q=mq – brændstofforbrænding.
Forholdet mellem krop og temperatur
For at forstå, hvad strålingsvarmeoverførsel er, skal du kende fysikkens grundlæggende love om infrarød stråling. Det er vigtigt at huske, at enhver krop, hvis temperatur er over nul i absolutte tal, altid udstråler termisk energi. Det ligger i det infrarøde spektrum af bølger af elektromagnetisk natur.
Forskellige legemer, der har den samme temperatur, vil imidlertid have forskellig evne til at udsende strålingsenergi. Denne egenskab vil afhænge af forskellige faktorer såsom: kropsstruktur, natur, form og overfladetilstand. Karakteren af elektromagnetisk stråling refererer til den dobbelte, korpuskulær-bølge. Feltet af den elektromagnetiske type har en kvantekarakter, og dens kvanter er repræsenteret af fotoner. I vekselvirkning med atomer absorberes fotoner og overfører deres energi til elektroner, fotonen forsvinder. Energieksponentens termiske udsvingatom i et molekyle stiger. Med andre ord omdannes den udstrålede energi til varme.
Udstrålet energi betragtes som hovedstørrelsen og er angivet med tegnet W, målt i joule (J). Strålingsfluxen udtrykker den gennemsnitlige værdi af effekt over et tidsrum, der er meget større end perioderne med oscillationer (den energi, der udsendes i løbet af en tidsenhed). Enheden, der udsendes af strømmen, er udtrykt i joule pr. sekund (J/s), watt (W) betragtes som den almindeligt accepterede mulighed.
Introduktion til strålevarmeoverførsel
Nu mere om fænomenet. Strålingsvarmeoverførsel er udvekslingen af varme, processen med at overføre den fra et legeme til et andet, som har et andet temperaturindeks. Opstår ved hjælp af infrarød stråling. Det er elektromagnetisk og ligger i områderne af bølgespektrene af elektromagnetisk karakter. Bølgeområdet ligger i området fra 0,77 til 340 µm. Områder fra 340 til 100 µm betragtes som langbølgede, 100 - 15 µm hører til mellembølgeområdet og korte bølgelængder fra 15 til 0,77 µm.
Den kortbølgede del af det infrarøde spektrum støder op til det synlige lys, og de langbølgede dele af bølgerne går ind i den ultrakorte radiobølge. Infrarød stråling er karakteriseret ved retlinet udbredelse, den er i stand til at bryde, reflektere og polarisere. I stand til at trænge igennem en række materialer, der er uigennemsigtige for synligt lys.
Med andre ord kan strålevarmeoverførsel karakteriseres som overførselvarme i form af elektromagnetisk bølgeenergi, mens processen forløber mellem overflader, der er i gang med gensidig stråling.
Intensitetsindekset bestemmes af den indbyrdes indretning af overflader, kroppens emissive og absorberende evner. Strålingsvarmeoverførsel mellem legemer adskiller sig fra konvektion og varmeledningsprocesser ved, at varme kan sendes gennem et vakuum. Ligheden mellem dette fænomen med andre skyldes overførsel af varme mellem legemer med forskellige temperaturindeks.
Strålingsflux
Strålingsvarmeoverførsel mellem legemer har et vist antal strålingsfluxer:
- Den indre strålingsflux - E, som afhænger af temperaturindekset T og kroppens optiske egenskaber.
- Strømme af indfaldende stråling.
- Absorberede, reflekterede og transmitterede typer af strålingsfluxer. Samlet set er de lig med Epad.
Det miljø, hvori varmeudvekslingen finder sted, kan absorbere stråling og indføre sin egen.
Strålende varmeudveksling mellem et vist antal legemer beskrives ved en effektiv strålingsflux:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Legemer, ved enhver temperatur, med indikatorerne L=1, R=0 og O=0, kaldes "absolut sorte". Mennesket skabte begrebet "sort stråling". Det svarer med sine temperaturindikatorer til kroppens ligevægt. Den udsendte strålingsenergi beregnes ved hjælp af temperaturen på motivet eller objektet, kroppens beskaffenhed påvirker ikke dette.
Følger loveneBoltzmann
Ludwig Boltzmann, der boede på det østrigske imperiums område i 1844-1906, skabte Stefan-Boltzmann-loven. Det var ham, der tillod en person bedre at forstå essensen af varmeudveksling og arbejde med information og forbedre den gennem årene. Overvej dens ordlyd.
Stefan-Boltzmann-loven er en integrallov, der beskriver nogle træk ved absolut sorte kroppe. Det giver dig mulighed for at bestemme afhængigheden af strålingseffekttætheden af en sort krop på dets temperaturindeks.
Overying the law
Lovene for strålevarmeoverførsel overholder Stefan-Boltzmann-loven. Intensiteten af varmeoverførsel gennem varmeledning og konvektion er proportional med temperaturen. Strålingsenergien i varmefluxen er proportional med temperaturen i fjerde potens. Det ser sådan ud:
q=σ A (T14 – T2 4).
I formlen er q varmefluxen, A er overfladearealet af kroppen, der udstråler energi, T1 og T2 er de temperaturer, der udsender legemer og det miljø, der absorberer denne stråling.
Ovenstående lov om varmestråling beskriver nøjagtigt kun den ideelle stråling skabt af en absolut sort krop (a.h.t.). Der er praktisk t alt ingen sådanne kroppe i livet. Flade sorte overflader nærmer sig dog A. Ch. T. Stråling fra lyslegemer er relativt svag.
Der er en emissivitetsfaktor indført for at tage højde for afvigelsen fra idealiteten hos talrigemængde s.t. ind i den rigtige komponent af udtrykket, der forklarer Stefan-Boltzmann-loven. Emissivitetsindekset er lig med en værdi mindre end én. En flad sort overflade kan bringe denne koefficient op på 0,98, mens et metalspejl ikke vil overstige 0,05. Derfor er absorbanserne høje for sorte kroppe og lave for spejlende kroppe.
Om den grå krop (s.t.)
I varmeoverførsel er der ofte en omtale af et sådant udtryk som en grå krop. Dette objekt er et legeme, der har en absorptionskoefficient for elektromagnetisk stråling på mindre end en spektr altype, som ikke er baseret på bølgelængden (frekvensen).
Emission af varme er den samme i henhold til den spektrale sammensætning af strålingen fra et sort legeme med samme temperatur. En grå krop adskiller sig fra en sort ved en lavere indikator for energikompatibilitet. Til det spektrale sorthedsniveau for s.t. bølgelængden påvirkes ikke. I synligt lys er sod, kul og platinpulver (sort) tæt på den grå krop
Anvendelsesområder for viden om varmeoverførsel
Emission af varme sker konstant omkring os. I bolig- og kontorlokaler kan du ofte finde elektriske varmeapparater, der er engageret i varmestråling, og vi ser det i form af en rødlig glød af en spiral - sådan varme hører til det synlige, den "står" i kanten af infrarødt spektrum.
Opvarmning af rummet er faktisk involveret i en usynlig komponent af infrarød stråling. Nattesynsenhed gælderen kilde til varmestråling og modtagere, der er følsomme over for infrarød stråling, som giver dig mulighed for at navigere godt i mørke.
Sun Energy
Solen er med rette den mest kraftfulde udsender af energi af termisk natur. Det opvarmer vores planet fra en afstand af hundrede og halvtreds millioner kilometer. Intensiteten af solstråling, som er blevet registreret i mange år og af forskellige stationer placeret i forskellige dele af jorden, svarer til ca. 1,37 W/m2.
Det er solens energi, der er kilden til liv på planeten Jorden. I øjeblikket har mange hjerner travlt med at finde den mest effektive måde at bruge det på. Nu kender vi solpaneler, der kan opvarme beboelsesejendomme og levere energi til hverdagens behov.
Afslutningsvis
Opsummering kan læseren nu definere strålevarmeoverførsel. Beskriv dette fænomen i livet og naturen. Strålingsenergi er hovedkarakteristikken for den transmitterede energibølge i et sådant fænomen, og de anførte formler viser, hvordan man beregner det. I den generelle position adlyder selve processen Stefan-Boltzmann-loven og kan have tre former, afhængigt af dens natur: fluxen af indfaldende stråling, stråling af sin egen type og reflekteret, absorberet og transmitteret.
