Termisk energi er det udtryk, vi bruger til at beskrive aktivitetsniveauet for molekyler i et objekt. Øget excitation er på den ene eller anden måde forbundet med en temperaturstigning, mens atomer i kolde genstande bevæger sig meget langsommere.
Eksempler på varmeoverførsel kan findes over alt - i naturen, teknologien og hverdagen.
Eksempler på varmeoverførsel
Det største eksempel på varmeoverførsel er solen, som opvarmer planeten Jorden og alt på den. I hverdagen kan du finde en masse lignende muligheder, kun i en meget mindre global forstand. Så hvad er nogle eksempler på varmeoverførsel i hverdagen?
Her er nogle af dem:
- Gas- eller el-komfur og f.eks. en stegepande til stegning af æg.
- Brændstoffer til biler såsom benzin giver termisk energi til motoren.
- Den medfølgende brødrister forvandler et stykke brød til toast. Det er forbundet med strålendetoastens termiske energi, som trækker fugt ud af brødet og gør det sprødt.
- En varm kop dampende kakao varmer hænderne.
- Enhver flamme, fra tændstikflammer til massive skovbrande.
- Når is anbringes i et glas vand, smelter den termiske energi fra vandet det, det vil sige, at vandet i sig selv er en energikilde.
- Radiatoren eller varmesystemet i dit hjem giver varme i de lange, kolde vintermåneder.
- Konventionelle ovne er kilder til varmluft, som et resultat af, at maden, der er placeret i dem, opvarmes, og tilberedningen starter.
- Eksempler på varmeoverførsel kan observeres i din egen krop, mens du tager et stykke is i hånden.
- Termisk energi er endda inde i katten, hvilket kan varme ejerens knæ.
Varme er bevægelse
Varmestrømme er i konstant bevægelse. De vigtigste måder for deres transmission kan kaldes konvention, stråling og ledning. Lad os se på disse begreber mere detaljeret.
Hvad er ledningsevne?
Måske har mange bemærket mere end én gang, at i det samme rum kan fornemmelserne fra at røre gulvet være helt anderledes. Det er dejligt varmt at gå på gulvtæppet, men går man ind på badeværelset med bare fødder, giver en mærkbar kølighed straks en følelse af munterhed. Ikke hvor der er gulvvarme.
Så hvorfor fryser den flisebelagte overflade? Det er alt sammen fordivarmeledningsevne. Det er en af tre typer varmeoverførsel. Når to genstande med forskellige temperaturer er i kontakt med hinanden, vil termisk energi passere mellem dem. Eksempler på varmeoverførsel i dette tilfælde inkluderer følgende: at holde fast i en metalplade, hvis anden ende er placeret over flammen af et stearinlys, over tid kan du føle brændende og smerte, og i det øjeblik du rører ved strygejernet håndtag af en gryde med kogende vand, kan du blive brændt.
Konduktivitetsfaktorer
God eller dårlig ledningsevne afhænger af flere faktorer:
- Typen og kvaliteten af det materiale, som genstandene er lavet af.
- Overfladearealet af to genstande i kontakt.
- Temperaturforskel mellem to objekter.
- Varernes tykkelse og størrelse.
I ligningsform ser det sådan ud: Varmeoverførselshastigheden til et objekt er lig med varmeledningsevnen af det materiale, som objektet er lavet af, gange overfladearealet ved kontakten, gange temperaturforskellen mellem de to genstande, og divideret med tykkelsen af materialet. Det er enkelt.
Eksempler på ledningsevne
Den direkte overførsel af varme fra et objekt til et andet kaldes ledning, og stoffer, der leder varme godt, kaldes ledere. Nogle materialer og stoffer klarer ikke denne opgave godt, de kaldes isolatorer. Disse omfatter træ, plastik, glasfiber og endda luft. Som du ved, stopper isolatorer faktisk ikke strømmen.varme, men sænk den bare ned til en eller anden grad.
Konvektion
Denne type varmeoverførsel, ligesom konvektion, forekommer i alle væsker og gasser. Du kan finde sådanne eksempler på varmeoverførsel i naturen og i hverdagen. Når væsken varmes op, får molekylerne i bunden energi og bevæger sig hurtigere, hvilket resulterer i et fald i tætheden. De varme væskemolekyler begynder at bevæge sig opad, mens kølevæsken (den tættere væske) begynder at synke. Efter at de kølige molekyler når bunden, modtager de igen deres del af energi og vender igen mod toppen. Cyklussen fortsætter, så længe der er en varmekilde i bunden.
Eksempler på varmeoverførsel i naturen kan gives som følger: ved hjælp af en specielt udstyret brænder kan varm luft, der fylder rummet i en ballon, hæve hele strukturen til en tilstrækkelig høj højde, sagen er at varm luft er lettere end kold luft.
Stråling
Når du sidder foran et bål, bliver du opvarmet af den varme, der kommer fra det. Det samme sker, hvis du fører din håndflade til en brændende pære uden at røre ved den. Du vil også føle dig varm. De største eksempler på varmeoverførsel i hverdagen og naturen ledes af solenergi. Hver dag passerer solens varme gennem 146 millioner km tomt rum hele vejen til selve Jorden. Det er drivkraften bag alle livsformer og -systemer, der findes på vores planet i dag. Uden denne transmissionsmåde ville vi være i store problemer, og verden ville ikke være den samme, som vi er.vi kender ham.
Stråling er overførsel af varme ved hjælp af elektromagnetiske bølger, uanset om det er radiobølger, infrarød, røntgenstråler eller endda synligt lys. Alle genstande udsender og absorberer strålingsenergi, inklusive personen selv, men ikke alle genstande og stoffer klarer denne opgave lige godt. Eksempler på varmeoverførsel i hverdagen kan overvejes ved brug af en konventionel antenne. Som regel er det, der stråler godt, også godt til at absorbere. Hvad angår Jorden, modtager den energi fra solen og giver den derefter tilbage til rummet. Denne strålingsenergi kaldes terrestrisk stråling, og det er det, der gør liv på planeten muligt.
Eksempler på varmeoverførsel i naturen, hverdagen, teknologi
Transmission af energi, især termisk, er et grundlæggende studieområde for alle ingeniører. Stråling gør Jorden beboelig og giver vedvarende solenergi. Konvektion er grundlaget for mekanik, er ansvarlig for luftstrøm i bygninger og luftudveksling i huse. Ledningsevne giver dig mulighed for at opvarme en gryde ved blot at sætte ild til den.
Tallige eksempler på varmeoverførsel i teknologi og natur er indlysende og findes i hele vores verden. Næsten alle af dem spiller en vigtig rolle, især inden for maskinteknik. Ved design af en bygnings ventilationssystem beregner ingeniører f.eks. varmeoverførslen fra bygningen omkring den samt intern varmeoverførsel. Derudover vælger de materialer, der minimerer eller maksimerer varmeoverførslen.gennem individuelle komponenter for at optimere effektiviteten.
Fordampning
Når atomer eller molekyler i en væske (såsom vand) udsættes for en betydelig mængde gas, har de en tendens til spontant at gå ind i en gasform eller fordampe. Det skyldes, at molekylerne konstant bevæger sig i forskellige retninger med tilfældige hastigheder og kolliderer med hinanden. Under disse processer modtager nogle af dem kinetisk energi, der er tilstrækkelig til at afvise sig selv fra varmekilden.
Det er dog ikke alle molekyler, der når at fordampe og blive til vanddamp. Alt afhænger af temperaturen. Så vand i et glas vil fordampe langsommere end i en gryde opvarmet på komfuret. Kogende vand øger molekylernes energi kraftigt, hvilket igen fremskynder fordampningsprocessen.
Grundlæggende begreber
- Konduktivitet er overførsel af varme gennem et stof ved direkte kontakt mellem atomer eller molekyler.
- Konvektion er overførsel af varme gennem cirkulationen af en gas (såsom luft) eller en væske (såsom vand).
- Stråling er forskellen mellem mængden af absorberet og reflekteret varme. Denne evne er meget farveafhængig, sorte genstande absorberer mere varme end lyse genstande.
- Fordampning er den proces, hvorved atomer eller molekyler i flydende tilstand får nok energi til at blive en gas eller damp.
- Drivhusgasser er gasser, der fanger solens varme i jordens atmosfære og producerer en drivhusgas. Effekt. Der er to hovedkategorier - vanddamp og kuldioxid.
- Vedvarende energikilder er ubegrænsede ressourcer, der genopbygges hurtigt og naturligt. Disse omfatter følgende eksempler på varmeoverførsel i naturen og teknologien: vind og solenergi.
- Vermeledningsevne er den hastighed, hvormed et materiale overfører termisk energi gennem sig selv.
- Termisk ligevægt er en tilstand, hvor alle dele af systemet er i samme temperaturregime.
Praktisk anvendelse
Tallige eksempler på varmeoverførsel i naturen og teknologien (billederne ovenfor) indikerer, at disse processer bør studeres grundigt og tjene til evig tid. Ingeniører anvender deres viden om principperne for varmeoverførsel, forsker i nye teknologier, der er forbundet med brugen af vedvarende ressourcer og er mindre ødelæggende for miljøet. Nøglen er at forstå, at energioverførsel åbner op for uendelige muligheder for tekniske løsninger og mere.
