Primjeri prijenosa topline u prirodi, kod kuće

Termička energija je izraz koji se koristi za opisivanje razine aktivnosti molekula u objektu. Povećana uzbuđenja, na ovaj ili onaj način, povezana je s povećanjem temperature, dok se u hladnim objektima atomi kreću puno sporije.

Primjeri prijenosa topline mogu se naći svugdje - u prirodi, tehnologiji i svakodnevnom životu.

Primjeri prijenosa topline

Najveći primjer prijenosa topline je sunce, koje grije planetu Zemlju i svemu što je na njemu. U svakodnevnom životu možete pronaći mnogo takvih opcija, samo u mnogo manje globalnom smislu. Dakle, koje primjere prijenosa topline možete promatrati u svakodnevnom životu?

Evo nekih od njih:

• Plinski ili električni štednjak i, na primjer, tava za prženje jaja.
• Goriva za motorna vozila, kao što su benzin, izvor su toplinske energije motora.
• Uključeni toster sklapa komad kruha u tost. To je zbog sjajne toplinske energije tosta, koja izvlači vlagu iz kruha i čini ga hrskavom.
• Vruća šalica pariškog kakao zagrijava vaše ruke.
• Svaki plamen, od plamena sukoba do masivnih šumskih požara.
• Kad se led stavi u čašu vode, toplinska energija iz svoje vode se topi, tj. Sama voda je izvor energije.
• Radiator ili sustav grijanja u kući pruža toplinu za duge i hladne zimske mjesece.
• Konvencionalni peći su izvori konvekcije, zbog čega se hrana stavlja u njih i zagrijava, te započinje proces kuhanja.
• Primjeri prijenosa topline također se mogu promatrati u vlastitom tijelu, uzimajući komad leda u ruci.
• Toplinska energija je čak i unutar mačke, koja može zagrijati koljena domaćina.

Toplina je pokret

Tokovi topline su u stalnom kretanju. Glavne metode njihova prijenosa mogu se nazvati konvencijom, zračenjem i vodljivosti. Pogledajmo ove pojmove detaljnije.

Što je vodljivost?

Vjerojatno su mnogi opetovano primijetili da se u istoj sobi osjećaji dodira na podu mogu potpuno razlikovati. Lijepo je i toplo hodati po tepihu, ali ako uđeš u kupaonicu sa svojim golim nogama, opipljiva hladnoća odmah daje osjećaj živahnosti. Samo ne u slučaju gdje su grijani podovi.

Pa zašto popločan površine smrzavanja? To je sve zbog toplinske vodljivosti. Ovo je jedna od tri vrste prijenosa topline. Kad dva predmeta različite temperature su u kontaktu jedni s drugima, toplinska energija će proći između njih. Primjeri prijenosa topline u ovom slučaju možemo navesti sljedeće: drži metalnu ploču, a drugi kraj koji se nalazi iznad plamena svijeće, s vremenom se može osjetiti bol i peckanje, a kada dodiruje željeza nalikuje na dršku s kipućom vodom može opeći.

Čimbenici vodljivosti

Dobra ili loša vodljivost ovisi o nekoliko čimbenika:

• Vrsta i kvaliteta materijala iz kojeg su izrađeni predmeti.
• Površina dvaju predmeta u kontaktu.
• Razlika u temperaturi između dva objekta.
• Debljina i veličina objekata.

U obliku jednadžbe, to je kao što slijedi: brzina prijenosa topline na predmet jednaka toplinske vodljivosti materijala od kojeg je proizvedena objekt, pomnožen površine u kontaktu pomnožen temperaturne razlike između dva predmeta, a podijeljen s debljinom materijala. Jednostavno.

Primjeri vodljivosti

Izravni prijenos topline s jednog objekta u drugi nazivaju se vodljivost, a tvari koje dobro provode toplinu nazivaju se dirigenti. Neki materijali i tvari se ne mogu dobro nositi s ovim zadatkom, oni se nazivaju izolatori. To uključuje drvo, plastiku, stakloplastike, pa čak i zrak. Kao što je poznato, izolatori zapravo ne zaustavljaju protok toplote, već ih jednostavno spuštaju do neke mjere.

konvekcija

Ova vrsta prijenosa topline, poput konvekcije, događa se u svim tekućinama i plinovima. Takve primjere prijenosa topline možete naći u prirodi iu svakodnevnom životu. Kada se tekućina grije, molekule u donjem dijelu dobivaju energiju i počinju brže kretati, što dovodi do smanjenja gustoće. Toplinske molekule fluida počinju se kretati prema gore, a hladnjak (gušća tekućina) počinje potonuti. Nakon što su hladne molekule dospjele do dna, ponovno dobivaju svoj udio energije i ponovno nastoje do vrha. Ciklus se nastavlja sve dok na dnu postoji izvor topline.

Primjeri koji se pojavljuje prirodno prijenos topline uključuju sljedeće: pomoću posebnog plamenik opremljenu topli zrak, punjenje prostora balon može podići na cijelu strukturu dovoljno veće visine, činjenica je da je topli zrak je lakši od hladnoće.

zračenje

Kada sjediš ispred vatre, zagrijavate toplinu koja dolazi od njega. Isto se događa ako stavite ruku na žarulju, ne dodirujući je. I vi ćete osjetiti toplinu. Najveći primjeri prijenosa topline u svakodnevnom životu i prirodi vode solarna energija. Svakoga dana toplina sunca prolazi kroz 146 milijuna km praznih prostora do same Zemlje. To je pokretačka snaga za sve oblike i sustave života koji postoje na našem planetu danas. Bez ove metode prijenosa, bili bismo u velikoj nevolji, a svijet ne bi bio isti kao što znamo.

Zračenje je prijenos topline putem elektromagnetskih valova, bilo da se radi o valovima, infracrvenom zračenju, rendgenskim zrakama ili čak vidljivom svjetlu. Svi objekti zrače i apsorbiraju radijantnu energiju, uključujući i samu osobu, ali ne i svi predmeti i tvari se jednako dobro nositi s ovim zadatkom. Primjeri prijenosa topline u svakodnevnom životu mogu se smatrati korištenjem uobičajene antene. U pravilu, ono što zrači dobro je dobro i upija. Što se tiče Zemlje, potrebno je energiju od sunca, a zatim ga vraća natrag u svemir. Ta energija zračenja naziva se zemaljsko zračenje, i to je ono što čini život na planetu mogućim.

Primjeri prijenosa topline u prirodi, životu, tehnologiji

Prijenos energije, posebice toplina, temeljno je područje istraživanja svih inženjera. Zračenje čini Zemlju prikladnim za stanovanje i daje obnovljivu solarnu energiju. Konvekcija je osnova mehanike, odgovorna za protok zraka u zgradama i razmjenu zraka u kućama. Vodljivost vam omogućuje zagrijavanje posude, samo stavljanjem na vatru.

Brojni primjeri prijenosa topline u inženjerstvu i prirodi očiti su i nalaze se posvuda u našem svijetu. Gotovo svi igraju veliku ulogu, posebno u području strojarstva. Primjerice, prilikom projektiranja sustava zgrade ventilacije, inženjeri izračunavaju prijenos topline zgrade u njegovoj blizini, kao i unutarnji prijenos topline. Osim toga, oni odabiru materijale koji minimiziraju ili maksimaliziraju prijenos topline kroz pojedinačne komponente kako bi se optimizirala učinkovitost.

isparavanje

Kada su atomi ili molekule tekućine (na primjer voda) izložene značajnom volumenu plina, oni nastoje spontano ući u plinovito stanje ili isparavati. To je zato što se molekule stalno kreću u različitim smjerovima pri slučajnim brzinama i sudaraju jedna s drugom. Tijekom tih procesa, neki od njih primaju kinetičku energiju koja je dovoljna da odbija izvor grijanja.

Međutim, sve molekule ne mogu ispariti i postati vodene pare. Sve ovisi o temperaturi. Dakle, voda u staklu će ispariti sporije nego u posudu zagrijane na štednjaku. Kipuća voda značajno povećava energiju molekula, što zauzvrat ubrzava proces isparavanja.

Osnovni pojmovi

• Vodljivost je prijenos topline kroz materiju izravnim kontaktom atoma ili molekula.
• Konvekcija je prijenos topline zbog cirkulacije plina (na primjer, zraka) ili tekućine (na primjer vode).
• Zračenje je razlika između apsorbirane i reflektirane količine topline. Ta sposobnost snažno ovisi o boji, crni predmeti apsorbiraju više topline od onih svjetlijih.
• Isparavanje je proces u kojem atomi ili molekule u tekućem stanju dobivaju dovoljno energije da postanu plinovi ili pare.
• Staklenički plinovi - To su plinovi koji zaustavljaju toplinu sunca u Zemljinoj atmosferi, stvarajući efekt staklenika. Postoje dvije glavne kategorije - vodene pare i ugljični dioksid.
• Obnovljivi izvori energije - oni su bezgranični resursi, koji se brzo i prirodno nadopunjuju. Slijede primjeri prijenosa topline u prirodi i tehnologiji: vjetrovi i energija sunca.
• Toplinska vodljivost je brzina kojom materijal prenosi toplinsku energiju kroz sebe.
• Termička ravnoteža je stanje u kojem su svi dijelovi sustava u istom temperaturnom režimu.

Primjena u praksi

Brojni primjeri prijenosa topline u prirodi i tehnologiji (slike iznad) ukazuju na to da bi ti procesi trebali biti dobro proučeni i služili za dobro. Inženjeri primjenjuju svoje znanje o načelima prijenosa topline, istražuju nove tehnologije koje uključuju korištenje obnovljivih izvora i manje štetne za okoliš. Ključna stvar je razumijevanje da prijenos energije otvara neograničene mogućnosti za inženjerska rješenja, a ne samo.