- Ce este transferul de căldură?
- Conducere
- Convecție
- Radiația
- Izolatoare și bariere de radiații
- Unități de măsură ale transferului de căldură
Explicăm ce este transferul de căldură și cum are loc prin conducție, convecție și radiație. În plus, izolatori și măsuri.
Căldura este întotdeauna transferată de la sistemele cu temperatură mai ridicată la cele mai joase.Ce este transferul de căldură?
Se numește transfer de căldură, transfer de căldură sau transfer de căldură. căldură lafenomen fizic care constă în transferul de energie termică dintr-un mediu în altul.
Acest lucru se întâmplă când doisisteme care sunt la diferitetemperaturile sunt puse în contact, permițând fluxul de energie din punctul de cea mai mare temperatură spre cel mai scăzut, până la atingerea aechilibru termic, în care temperaturile sunt egalizate.
Procesul de transfer de căldură este de neoprit (nu poate fi oprit) deși poate fi încetinit (poate fi încetinit), folosind bare și izolatori. Dar atâta timp cât există o diferență de căldură în univers, căldura va tinde să se transfere prin mediile disponibile. În funcție de acestea, transferul menționat poate avea loc în trei moduri: conducție, convecție și radiație.
Conducere
Conducerea căldurii este adesea folosită pentru gătitul alimentelor.Conducția se numește transfer de căldură prin contactul direct al particulelor unui material cu cele ale altuia, fără a transfera materie între corpuri. Apare în toate stări de agregare: solid, lichid sau gazos, deși în ultimele două este de obicei preferată convecția.
Cantitatea de căldură care este transferată prin conducție este determinată de legea lui Fourier, conform căreia rata de transfer de căldură printr-un corp este proporțională cu gradientul de temperatură care există în acesta.
Un exemplu simplu se vede într-o sobă electrică: arzătorul este încălzit prin efectul rezistențelor electrice și acea căldură este transferată prin conducție către tigaia pe care o depunem pe ea și, la rândul ei, tigaia va face același lucru cu alimente ce o sa gatim.
Se întâmplă și când, din întâmplare, atingem tigaia încinsă cu mâna: căldura se va transfera pe pielea noastră la contact, provocând o arsură.
Convecție
Convecția este similară conducției, cu excepția faptului că apare în cazurile în care un fluid primește căldură și se mișcă pentru a o transmite într-un spațiu în care este conținut. Convecția este transportul de căldură prin intermediul circulaţie a unui fluid, fie el gazos sau lichid.
Acest transfer are loc în termenii stabiliți de Legea răcirii lui Newton, care afirmă că un corp își pierde căldura într-o rată proporțională cu diferența de temperatură dintre corp și mediul înconjurător.
Un exemplu clar în acest sens apare atunci când încălzim apă într-un recipient. Căldura transferată prin conducție din recipient în lichid va încălzi porțiunile care sunt în contact direct cu acesta, care se vor ridica și vor forța alte porțiuni reci ale lichidului să le ia locul, încălzind astfel recipientul în mod uniform. Apă.
Radiația
Ultimul tip de transfer de căldură este și singurul care poate avea loc în absența contactului și, prin urmare, și a unui mediu fizic, adică în vid.
Acest lucru se datorează faptului că originea sa este în mișcarea termică a particule încărcat cumaterie, care declanșează emisia de particule electromagnetice, adică de radiații termice, intensitatea acesteia fiind dependentă de temperatură și de lungime forma de undă a radiației luate în considerare.
În general, corpurile aflate în această situație emit radiații ultraviolete, dar de la anumite temperaturi pot emite radiații în spectrul vizibil, adică ușoară. Cantitatea de căldură radiată în acest mod poate fi determinată de Legea Stefan-Boltzmann.
În fiecare zi observăm cel mai bun exemplu de radiație termică: cel Soare. În ciuda faptului că se află la 149,6 milioane de kilometri de planeta noastră, temperatura Soarelui este atât de ridicată încât radiază cantități enorme de lumină și căldură în spațiu.
Ambele lucruri ajung la suprafata terenului și îl mențin cald și iluminat, cu lungimi de undă variind de la ultraviolet la infraroșu, trecând evident prin întregul spectru vizibil.
Izolatoare și bariere de radiații
După cum am spus, transferul de căldură nu poate fi împiedicat, dar poate fi încetinit, prin utilizarea anumitor și a anumitor materiale. Acest lucru se datorează faptului că toate materialele transferă căldura într-un fel sau altul, dar nu în același ritm sau cu aceeași ușurință.
Cei care îl transmit rapid și eficient se numesc conductori termici. Dimpotrivă, cei care o fac lent și laborios, se numesc izolatori termici (conducție și convecție) sau bariere (radiații).
Un exemplu clar de materiale izolante sunt cele care alcătuiesc un termos, care permit păstrarea unui lichid fierbinte sau rece pentru o perioadă mai îndelungată de timp, prin încetinirea schimbului său de căldură cu mediu inconjurator.
Unități de măsură ale transferului de căldură
Conform lui Sistemul internațional de măsurători, cel conductivitate a unui corp este exprimată în jouli (J), ca și pentru loc de munca si Energie. Cu toate acestea, există și alte unități utilizate în mod obișnuit pentru a măsura transferul de căldură:
- Kilocalorii (Kcal). A calorie este definită ca cantitatea de căldură necesară pentru a crește în a grad Celsius temperatura unui gram de apă. Este o măsură folosită adesea în nutriție pentru a măsura energie chimica conținute în alimente. O kilocalorie este egală cu 1000 de calorii.
- BTU (din engleză Unitate termică britanică sau unitate termică britanică). Este definită ca cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui kilogram de apă cu un grad Fahrenheit, ceea ce este echivalent cu 252 de calorii. Această măsură este utilizată în mod obișnuit în țările vorbitoare de limbă engleză, în principal în Regatul Unit și în Statele Unite.