Kakve su vrste prijenosa topline?

Prijelaz topline u prirodu omogućuje svemiru postojanje u obliku na koji smo svi navikli. Teško je reći kako će svijet izgledati, proces prijenosa topline nestaje čak i na trenutak. Pogledajmo bismo kakve su vrste prijenosa topline i što se podrazumijeva tim pojmom.

Prema općeprihvaćenoj definiciji, prijenos topline je fizički proces u kojem se toplinska energija distribuira na jedan ili drugi način između nekoliko tijela s različitim stupnjevima zagrijavanja. Proces se ukida izjednačavanjem njihovih temperatura, ili, drugim riječima, termodinamička ravnoteža.

Navedimo koje su osnovne vrste prijenosa topline: konvekcija, provodljivost topline, zračenje. Sve ostale moguće sorte su kombinacija dviju ili više osnovnih metoda. Ta se točka uvijek mora uzeti u obzir.

Konvekcija je poznata svima od djetinjstva. Veoma latinska riječ "convectio" znači prijenos. Posljedično, kada se odvija konvekcija, prijenos topline odvija se pomoću tijeka same tvari. To je karakteristično za plinove i tekućine, iako ponekad dolazi u nekim rasutim materijalima. Predstavljaju vrući ljetni dan: preko zagrijane zemlje osjetno lako neprozirnosti - ovo izobličenje zbog porasta zračnim strujama. U večernjim satima, kada je to akcija grijanja sunčana svjetlost prestane, započinje proces izjednačavanja temperature površine zemlje i zraka: tlo komunicira toplinsku energiju na nižu slojevi atmosfere (to je mješoviti mehanizam prijenosa topline), koji se podiže, zamijenjen hladnim zračnim masama. Evo još jedan primjer: stavite reboiler u spremnik vode i uključite ga. Uz bliske promatranje vidljivi su pokretni tokovi vode. Vruće mase su izbačene iz izvora topline i na njihovo mjesto postaju hladnije.

Što bi moglo biti bolje od zanimljivog razgovora preko šalice vrućeg čaja na hladnoj zimskoj večeri? Istovremeno, dovoljno je da se na trenutak osvijetlite i uzmete čupavi rub metalne žlice kako biste brzo izvukli ruku i izbjegavali opekline. Razlog je jednostavan - neke vrste prijenosa topline vrlo brzo zagrijavaju metalne žlice do temperature vode u čaši. Riječ je o provođenju topline. Situacije u kojima se možete susresti s ovom vrstom prijenosa topline, ogromne količine. Definirajmo: toplinska vodljivost je prijenos toplinske energije iz više grijanog dijela tijela na hladniji pomoću čestica koje čine tijelo (elektrone, atome, molekule). Poseban slučaj je prijenos topline između različitih objekata u kontaktu. Različiti materijali imaju različitu toplinsku vodljivost. Dakle, ako zagrijavate jedan kraj drveni bar, onda će drugi biti hladno. No, ako napravite takav eksperiment s metalnom šipkom, rezultat će biti suprotno. Ova je razlika zbog razlike u unutarnjoj strukturi materijala.

S obzirom na vrste prijenosa topline, ne možemo ne spominjati prijenos topline zračenjem. Generira se izvor topline elektromagnetske oscilacije s valnom duljinom do 1000 μm (infracrveni dio spektra). Intenzitet fluktuacijskog toka i temperature zagrijanog tijela su u izravnoj korelaciji. Da biste shvatili kako zračenje prenosi toplinu, dovoljno je provesti mali pokus - kako bi se zapalio vatru i stavio prozirno staklo između sebe i vatre. Unatoč barijeri, toplina će i dalje biti prenesena. Ili pogledajte mačka, koja zimi leži na prozoru pod suncem i uživa. Jednostavno je - u ovim primjerima toplinska energija se prenosi zračenjem. Jedna od značajki ove metode prijenosa topline je neovisnost od srednjeg medija. Ako se tijekom konvekcije prijenos vrši samom tvari (plinom), a kada se provodi toplina - česticama, onda zračenje ne treba "posrednike". Dakle, Sunce prenosi svoju toplinu kroz vakuum točno preko zračenja.