Введение в теплообмен: как происходит теплообмен?

Что такое тепло? Как происходит передача тепла? Какое влияние оказывает на материю перенос тепла от одного тела к другому? Вот что вам нужно знать:

Теплообмен - это процесс, при котором внутренняя энергия от одного вещества передается другому веществу. Термодинамика является исследование теплообмена и изменений, которые в результате этого. Понимание теплопередачи имеет решающее значение для анализа термодинамический процессТакие, как те, которые имеют место в тепловых двигателях и тепловых насосах.

Согласно кинетической теории, внутренняя энергия вещества генерируется от движения отдельных атомов или молекул. Тепловая энергия это форма энергии, которая передает эту энергию от одного тела или системы к другому. Эта передача тепла может происходить несколькими способами:

• кондукция когда тепло течет через нагретое твердое вещество через тепловой ток двигаясь через материал. Вы можете наблюдать проводимость при нагревании элемента горелки печи или металлического стержня, который становится от красного до белого.
instagram viewer
• конвекция это когда нагретые частицы передают тепло другому веществу, например, готовят что-то в кипящей воде.
• излучения это когда тепло передается с помощью электромагнитных волн, таких как от солнца. Излучение может передавать тепло через пустое пространство, в то время как другие два метода требуют некоторой формы контакта вещества с веществом для переноса.

Чтобы два вещества влияли друг на друга, они должны находиться в термоконтакт друг с другом. Если вы оставите духовку открытой, когда она включена, и встанете на несколько футов перед ней, вы находитесь в тепловом контакте с духовкой и можете почувствовать тепло, которое она передает вам (путем конвекции через воздух).

Обычно, конечно, вы не чувствуете тепло от духовки, когда вы находитесь в нескольких футах, и это потому, что духовка имеет теплоизоляция чтобы сохранить тепло внутри него, тем самым предотвращая тепловой контакт с внешней частью печи. Это, конечно, не идеально, поэтому, если вы стоите рядом, вы чувствуете тепло от духовки.

Тепловое равновесие это когда два элемента, которые находятся в тепловом контакте, больше не передают тепло между ними.

Основной эффект передачи тепла состоит в том, что частицы одного вещества сталкиваются с частицами другого вещества. Более энергичное вещество обычно теряет внутреннюю энергию (то есть «охлаждается»), тогда как менее энергичное вещество приобретает внутреннюю энергию (то есть «нагревается»).

Самый вопиющий эффект этого в нашей повседневной жизни - фазовый переход, когда вещество изменяется от одного состояние материи к другому, такой как тает лед от твердого до жидкости, поскольку она поглощает тепло. Вода содержит больше внутренней энергии (т.е. молекулы воды движутся быстрее) чем во льду.

Кроме того, многие вещества проходят через тепловое расширение или тепловое сжатие как они получают и теряют внутреннюю энергию. Вода (и другие жидкости) часто расширяется при замерзании, что обнаружил любой, кто слишком долго ставил напиток с крышкой в ​​морозильник.

теплоемкость объекта помогает определить, как температура этого объекта реагирует на поглощение или передачу тепла. Теплоемкость определяется как изменение тепла, деленное на изменение температуры.

Теплообмен руководствуется некоторыми основными принципами, которые стали известны как законы термодинамики, которые определяют, как теплопередача связана с работой, выполняемой системой, и накладывают некоторые ограничения на то, что система может достичь.

Отредактировано Энн Мари Хельменстин, доктор философии