Siltuma pārneses piemēri dabā, mājās

Siltuma enerģija ir termins, ko mēs izmantojam, lai aprakstītu molekulu aktivitātes līmeni objektā. Paaugstināts uztraukums, vienā vai otrā veidā, ir saistīts ar temperatūras paaugstināšanos, savukārt aukstos objektos atomi pārvietojas daudz lēnāk.

Siltuma pārneses piemēri ir visur - dabā, tehnoloģijā un ikdienā.

Siltuma pārneses piemēri

Lielākais siltuma pārneses piemērs ir saule, kas sasilda planētu Zeme un visu, kas uz tā atrodas. Ikdienas dzīvē jūs varat apmierināt daudzas no šīm iespējām tikai daudz mazāk globālā nozīmē. Tātad, kādus siltuma pārneses piemērus jūs varat vērot ikdienas dzīvē?

Šeit ir daži no tiem:

• Gāzes vai elektriskā plīts un, piemēram, cepamā panna cepšanai paredzētām olām.
• Automobiļu degvielas, piemēram, benzīns, ir dzinēja siltumenerģijas avoti.
• Iekļauts grilējamais grauzdiņš kļūst par maizes gabaliņu. Tas ir saistīts ar grauzdiņa siltuma enerģiju grauzdiņš, kas vērš mitrumu no maizes un padara to kraukšķīgus.
• Karsts tasi tvaicējot kakao sasilda rokas.
• Jebkāda liesma, no spēļu liesmas līdz masveida mežu ugunsgrēkiem.
• Kad ledus ievieto glāzi ūdens, siltuma enerģija no tā ūdens kūst, tas ir, pats ūdens ir enerģijas avots.
• Radiatora vai apkures sistēma mājā nodrošina siltumu aukstos un aukstos ziemas mēnešos.
• Tradicionālās krāsnis ir konvekcijas avoti, kā rezultātā tiek ievietots pārtikas produkts, un gatavošanas process tiek uzsākts.
• Siltuma pārneses piemēri var arī novērot jūsu ķermenī, uzņemot ledu jūsu rokā.
• Siltuma enerģija pat atrodas kaķa iekšpusē, kas var sasildīt uzņēmēja ceļus.

Siltums ir kustība

Siltuma plūsmas ir pastāvīgā kustībā. Galvenās to nodošanas metodes var saukt par konvenciju, starojumu un vadītspēju. Apskatīsim šos jēdzienus sīkāk.

Kas ir vadītspēja?

Iespējams, daudzi cilvēki vairāk nekā vienu reizi ir pamanījuši, ka vienā un tajā pašā telpā grīdas pieskāriena sajūtas var būt pavisam citādas. Tas ir jauks un silts, lai staigāt pa paklāju, bet, ja jūs dodaties uz vannas istabu ar kailām kājām, tūlītēji atdzesē tūlīt piedzīvo spilgtumu. Tikai tad, ja ir apsildāmas grīdas.

Tātad, kāpēc flīžu virsma sasalst? Tas viss ir siltuma vadītspējas dēļ. Šis ir viens no trim siltuma pārneses veidiem. Kad divi dažādu temperatūru objekti saskaras viens ar otru, siltuma enerģija iet starp tām. Siltuma pārneses piemērus šādā gadījumā var apkopot šādi: turot uz metāla plāksnes, kuras otra gala atrodas virs sveces liesmas, jūs varat justies dedzinoši un sāpīgi, un, pieskaroties dzelzs rokturim, katls ar verdošu ūdeni, jūs varat iegūt apdegumu.

Vadītspējas faktori

Laba vai slikta vadītspēja ir atkarīga no vairākiem faktoriem:

• Materiāla veids un kvalitāte, no kuras tiek izgatavoti priekšmeti.
• Divu saskares objektu virsmas laukums.
• Temperatūras starpība starp diviem objektiem.
• Objektu biezums un lielums.

Vienādojuma formā tas izskatās šādi: siltuma pārneses ātrums objektam ir vienāds ar materiāla siltumvadītspēju, no kura tiek izgatavots objekts, reizinot ar kontūras virsmu, reizinot ar temperatūras starpību starp diviem objektiem un dalot to ar materiāla biezumu. Tas ir vienkārši.

Vadīšanas piemēri

Tiešo siltuma pārnesi no viena objekta uz otru sauc par vadītspēju, un vielas, kas veic siltuma labi, sauc par vadītājiem. Daži materiāli un vielas šo uzdevumu padara slikti, tos sauc par izolatoriem. Tajos ietilpst koks, plastmasa, stikla šķiedra un pat gaiss. Kā zināms, izolatori faktiski neapstājas no siltuma plūsmas, bet tikai daļēji palēnina to.

Konvekcija

Šāda veida siltuma padeve, tāpat kā konvekcija, notiek visos šķidrumos un gāzēs. Jūs varat atrast šādus siltuma pārneses piemērus dabā un ikdienā. Kad šķidrums tiek uzkarsēts, molekulas apakšējā daļā iegūst enerģiju un sāk ātrāk pārvietoties, kā rezultātā samazinās blīvums. Siltās šķidruma molekulas sāk virzīties uz augšu, bet dzesētājs (blīvāks šķidrums) sāk izlietni. Pēc tam, kad atdzist molekulas sasniedz apakšā, tās atkal iegūst daļu no enerģijas un atkal cenšas sasniegt augstāko. Cikls turpinās tik ilgi, kamēr apakšā atrodas siltuma avots.

Siltuma pārneses piemērus dabā var apkopot šādi: izmantojot īpaši aprīkotu degli, siltu gaisu, aizpildot balonu, var pacelt visu konstrukciju uz pietiekami lielu augstumu, viss ir tas, ka siltais gaiss ir vieglāks nekā aukstā gaisā.

Radiācija

Kad jūs sēžat ugunij priekšā, tu silt siltumu, kas nāk no viņa. Tas pats notiek, ja jūs novieto savu roku degošai spuldzītei, nepieskaroties tai. Jūs arī jutīsiet siltumu. Lielākie siltuma pārneses piemēri ikdienas dzīvē un dabā ir saistīti ar saules enerģiju. Katru dienu saules siltums nokļūst cauri 146 miljoniem kvadrātmetru tukšās vietas līdz pašai Zemei. Tas ir virzītājspēks visām mūsdienu planētām pastāvošajām dzīves formām un sistēmām. Bez šīs pārraidīšanas metodes mums būtu lielas problēmas, un pasaule nebūtu tāda pati kā mēs to pazīstam.

Radiācija ir siltuma pārnese, izmantojot elektromagnētiskos viļņus, neatkarīgi no tā, vai tā ir radioviļņi, infrasarkanais starojums, rentgena starojums vai pat redzamā gaisma. Visi objekti izstaro un absorbē starojuma enerģiju, ieskaitot pašu personu, bet ne visi priekšmeti un vielas vienlīdz labā risina šo uzdevumu. Siltuma padeves piemēri ikdienas dzīvē var tikt apsvērti, izmantojot parasto antenu. Parasti labi izstaro arī labi un absorbē. Attiecībā uz zemi tas aizņem enerģiju no saules un pēc tam atdala atpakaļ kosmosā. Šo starojuma enerģiju sauc par virszemes starojumu, un tas ir tas, kas padara dzīvi uz planētas iespējamu.

Siltuma pārneses piemēri dabā, dzīvē, tehnoloģija

Enerģijas, jo īpaši siltuma, pārraide ir būtisks pētniecības virziens visiem inženieriem. Radiācija padara Zemi piemērotu dzīvošanai un dod atjaunojamu saules enerģiju. Konvekcija ir pamats mehānikai, kas ir atbildīga par gaisa plūsmu ēkās un gaisa apmaiņu mājās. Vadītspēja ļauj sildīt pannu, vienkārši novietojot to uz uguns.

Daudzi siltuma pārneses piemēri inženierzinātnēs un dabā ir acīmredzami un ir atrodami visur mūsu pasaulē. Gandrīz visi no tiem ir liela nozīme, jo īpaši mašīnbūves jomā. Piemēram, projektējot ēkas ventilācijas sistēmu, inženieri aprēķina ēkas siltuma pārnesi tās tuvumā, kā arī iekšējo siltuma pārnesi. Turklāt tie atlasa materiālus, kas samazina vai palielina siltuma pārnesi, izmantojot atsevišķas sastāvdaļas, lai optimizētu efektivitāti.

Iztvaikošana

Ja šķidruma atomi vai molekulas (piemēram, ūdens) tiek pakļauti ievērojamam gāzes daudzumam, tie spontāni nonāk gāzveida stāvoklī vai iztvaiko. Tas ir tāpēc, ka molekulas nepārtraukti pārvietojas dažādos virzienos pie nejaušiem ātrumiem un saduras vienam ar otru. Šo procesu laikā daži no viņiem saņem kinētisko enerģiju, kas ir pietiekama, lai attīrītu siltuma avotu.

Tomēr ne visas molekulas var iztvaikot un kļūt par ūdens tvaikiem. Tas viss ir atkarīgs no temperatūras. Tādējādi ūdens no stikla iztvaiko lēnāk nekā panna, kas uzkarsēta uz krāsns. Ūdens viršanas ievērojami palielina molekulu enerģiju, kas, savukārt, paātrina iztvaikošanas procesu.

Pamatjēdzieni

• Vadītspēja ir siltuma pārnese caur materiālu ar tiešu kontaktu ar atomiem vai molekulām.
• Konvekcija ir siltuma pārnešana caur gāzes (piemēram, gaisa) vai šķidruma (piemēram, ūdens) apriti.
• Radiācija ir starpība starp absorbēto un atspoguļoto siltuma daudzumu. Šī spēja ir ļoti atkarīga no krāsas, melnie objekti absorbē vairāk siltuma nekā gaismas.
• Iztvaikošana ir process, kurā atomi vai molekulas šķidrā veidā saņem pietiekamu daudzumu enerģijas, lai kļūtu par gāzi vai tvaikiem.
• Siltumnīcefekta gāzes ir gāzes, kas Zemes atmosfērā slēpj Saules siltumu, radot siltumnīcefektu. Ir divas galvenās kategorijas - ūdens tvaiks un oglekļa dioksīds.
• Atjaunojamie enerģijas avoti ir neierobežoti resursi, kas ātri un dabiski tiek papildināti. Šeit ir šādi siltuma nodošanas piemēri dabā un tehnoloģijā: vēji un saules enerģija.
• Siltumvadītspēja ir ātrums, kādā materiāls siltumenerģiju pārsūta pats.
• Siltuma līdzsvars ir stāvoklis, kurā visas sistēmas daļas atrodas vienā temperatūras režīmā.

Pielietošana praksē

Daudzi siltuma nodošanas piemēri dabā un tehnoloģijā (iepriekš minētie attēli) liecina, ka šie procesi ir labi jāizpēta un jādara labi. Inženieri izmanto savas zināšanas par siltuma pārneses principiem, izpētīt jaunas tehnoloģijas, kas paredz izmantot atjaunojamos resursus un mazāk kaitēt videi. Galvenais ir saprast, ka enerģijas nodošana paver neierobežotas iespējas inženierzinātņu risinājumiem un ne tikai.