Jenis pemindahan haba: pekali pemindahan haba

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Mana-mana badan material mempunyai ciri seperti haba, yang boleh bertambah dan berkurang. Haba bukan bahan material: sebagai sebahagian daripada tenaga dalaman bahan, ia timbul akibat pergerakan dan interaksi molekul. Oleh kerana haba bahan yang berbeza mungkin berbeza, terdapat proses pemindahan haba daripada bahan yang lebih panas kepada bahan yang kurang haba. Proses ini dipanggil pemindahan haba. Kami akan mempertimbangkan jenis utama pemindahan haba dan mekanisme tindakannya dalam artikel ini.

Penentuan pemindahan haba

Pemindahan haba, atau proses pemindahan suhu, boleh berlaku dalam jirim dan dari satu bahan ke bahan yang lain. Pada masa yang sama, keamatan pemindahan haba sebahagian besarnya bergantung pada sifat fizikal jirim, suhu bahan (jika beberapa bahan mengambil bahagian dalam pemindahan haba) dan undang-undang fizik. Pemindahan haba adalah proses yang sentiasa berjalan secara unilateral. Prinsip utama pemindahan haba ialah badan yang paling panas sentiasa mengeluarkan haba kepada objek dengan suhu yang lebih rendah. Contohnya, semasa menggosok pakaian, seterika panasmemberikan kehangatan pada seluar, dan bukan sebaliknya. Pemindahan haba ialah fenomena bergantung kepada masa yang mencirikan taburan haba yang tidak dapat dipulihkan di angkasa.

Mekanisme pemindahan haba

Mekanisme interaksi haba bahan boleh mengambil bentuk yang berbeza. Terdapat tiga jenis pemindahan haba dalam alam semula jadi:

1. Kekonduksian terma ialah mekanisme pemindahan haba antara molekul dari satu bahagian badan ke bahagian lain atau ke objek lain. Harta ini adalah berdasarkan ketidakhomogenan suhu dalam bahan yang sedang dipertimbangkan.
2. Konveksi - pertukaran haba antara media bendalir (cecair, udara).
3. Tindakan sinaran ialah pemindahan haba daripada jasad yang dipanaskan dan dipanaskan (sumber) disebabkan tenaganya dalam bentuk gelombang elektromagnet dengan spektrum malar.

Mari kita pertimbangkan jenis pemindahan haba yang disenaraikan dengan lebih terperinci.

Kekonduksian terma

Selalunya, kekonduksian terma diperhatikan dalam pepejal. Jika, di bawah pengaruh mana-mana faktor, kawasan dengan suhu yang berbeza muncul dalam bahan yang sama, maka tenaga haba dari kawasan yang lebih panas akan berpindah ke kawasan yang sejuk. Dalam sesetengah kes, fenomena ini juga boleh diperhatikan secara visual. Sebagai contoh, jika kita mengambil batang logam, katakan, jarum, dan memanaskannya di atas api, maka selepas beberapa waktu kita akan melihat bagaimana tenaga haba dipindahkan melalui jarum, membentuk cahaya di kawasan tertentu. Pada masa yang sama, di tempat di mana suhu lebih tinggi, cahaya lebih terang dan, sebaliknya, di mana t lebih rendah, ia lebih gelap. Pengaliran haba juga boleh diperhatikan antara dua badan (secawan teh panas dan tangan)

Keamatan pemindahan fluks haba bergantung pada banyak faktor, nisbahnya didedahkan oleh ahli matematik Perancis Fourier. Faktor-faktor ini terutamanya termasuk kecerunan suhu (nisbah perbezaan suhu di hujung rod dengan jarak dari satu hujung ke hujung yang lain), luas keratan rentas badan, dan pekali kekonduksian terma (ia berbeza untuk semua bahan, tetapi yang tertinggi diperhatikan dalam logam). Pekali kekonduksian terma yang paling ketara diperhatikan dalam kuprum dan aluminium. Tidak hairanlah kedua-dua logam ini lebih kerap digunakan dalam pembuatan wayar elektrik. Mengikut undang-undang Fourier, fluks haba boleh ditingkatkan atau dikurangkan dengan menukar salah satu parameter ini.

Jenis perolakan pemindahan haba

Konveksi, yang merupakan ciri terutamanya gas dan cecair, mempunyai dua komponen: kekonduksian haba antara molekul dan pergerakan (taburan) medium. Mekanisme tindakan perolakan berlaku seperti berikut: dengan peningkatan suhu bahan cecair, molekulnya mula bergerak lebih aktif, dan jika tiada sekatan spatial, jumlah bahan meningkat. Akibat daripada proses ini akan menjadi penurunan ketumpatan bahan dan pergerakannya ke atas. Contoh perolakan yang menarik ialah pergerakan udara yang dipanaskan oleh radiator daripada bateri ke siling.

Bezakan antara jenis perolakan bebas dan paksa pemindahan haba. Pemindahan haba dan pergerakan jisim dalam jenis bebas berlaku disebabkan oleh kepelbagaian bahan, iaitu, cecair panas naik melebihi semula jadi yang sejuk.cara tanpa dipengaruhi oleh kuasa luar (cth. memanaskan bilik dengan pemanasan pusat). Dengan perolakan paksa, pergerakan jisim berlaku di bawah pengaruh daya luar, contohnya, mengacau teh dengan sudu.

Pemindahan haba berseri

Pemindahan haba sinaran atau sinaran boleh berlaku tanpa sentuhan dengan objek atau bahan lain, oleh itu ia boleh dilakukan walaupun dalam ruang tanpa udara (vakum). Pemindahan haba sinaran adalah wujud dalam semua badan ke tahap yang lebih besar atau lebih kecil dan menunjukkan dirinya dalam bentuk gelombang elektromagnet dengan spektrum berterusan. Contoh utama ini ialah matahari. Mekanisme tindakan adalah seperti berikut: badan secara berterusan memancarkan sejumlah haba tertentu ke dalam ruang di sekelilingnya. Apabila tenaga ini mengenai objek atau bahan lain, sebahagian daripadanya diserap, bahagian kedua melalui, dan bahagian ketiga dipantulkan ke dalam persekitaran. Mana-mana objek boleh memancarkan haba dan menyerap, manakala bahan gelap dapat menyerap lebih banyak haba daripada cahaya.

Mekanisme pemindahan haba gabungan

Secara semula jadi, jenis proses pemindahan haba jarang ditemui secara berasingan. Lebih kerap mereka boleh dilihat bersama. Dalam termodinamik, gabungan ini malah mempunyai nama, contohnya, kekonduksian terma + perolakan ialah pemindahan haba perolakan, dan kekonduksian terma + sinaran haba dipanggil pemindahan haba radiasi-konduktif. Selain itu, terdapat gabungan jenis pemindahan haba seperti:

• Penyelesapan haba -pergerakan tenaga haba antara gas atau cecair dan pepejal.
• Pemindahan haba ialah pemindahan t daripada satu jirim ke jirim yang lain melalui halangan mekanikal.
• Pemindahan haba sinaran perolakan terbentuk dengan menggabungkan sinaran perolakan dan terma.

Jenis pemindahan haba dalam alam semula jadi (contoh)

Pemindahan haba dalam alam semula jadi memainkan peranan yang besar dan tidak terhad kepada pemanasan dunia oleh sinaran matahari. Arus perolakan yang meluas, seperti pergerakan jisim udara, sebahagian besarnya menentukan cuaca di seluruh planet kita.

Kekonduksian terma teras Bumi membawa kepada kemunculan geyser dan letusan batu gunung berapi. Ini hanyalah beberapa contoh pemindahan haba pada skala global. Bersama-sama, ia membentuk jenis pemindahan haba perolakan dan jenis pemindahan haba konduktif-radiatif yang diperlukan untuk mengekalkan kehidupan di planet kita.

Penggunaan pemindahan haba dalam aktiviti antropologi

Haba ialah komponen penting dalam hampir semua proses pengeluaran. Sukar untuk mengatakan jenis pertukaran haba yang paling banyak digunakan oleh manusia dalam ekonomi negara. Mungkin ketiga-tiganya serentak. Proses pemindahan haba digunakan untuk mencairkan logam, menghasilkan pelbagai jenis barangan daripada barangan harian hingga kapal angkasa.

Amat penting bagi tamadun ialah unit haba yang mampu menukar tenaga haba kepada kuasa berguna. Antaramereka boleh dipanggil petrol, diesel, pemampat, unit turbin. Untuk kerja mereka, mereka menggunakan pelbagai jenis pemindahan haba.