Жылу энергиясы - бұл нысандағы молекулалардың белсенділік деңгейін сипаттау үшін қолданатын термин. Қозудың жоғарылауы температураның жоғарылауымен байланысты, ал суық нысандарда атомдар әлдеқайда баяу қозғалады.
Жылу беру мысалдарын барлық жерде табуға болады - табиғатта, технологияда және күнделікті өмірде.
Жылу беру мысалдары
Жылу берудің ең үлкен мысалы - Жер планетасын және ондағы барлық нәрсені жылытатын күн. Күнделікті өмірде сіз көптеген ұқсас нұсқаларды таба аласыз, тек әлдеқайда аз жаһандық мағынада. Сонымен, күнделікті өмірде жылу алмасудың қандай мысалдары бар?
Солардың кейбірі:
- Газ немесе электр плитасы және, мысалы, жұмыртқа қуыруға арналған таба.
- Бензин сияқты автокөлік жанармайлары қозғалтқышқа жылу энергиясын береді.
- Біріктірілген тостер нанның бір бөлігін тостқа айналдырады. Ол сәулеленумен байланыстынанның ылғалдылығын алып, оны қытырлақ ететін тосттың жылу энергиясы.
- Ыстық кесе бумен пісірілген какао қолды жылытады.
- Сіріңке жалынынан бастап жаппай орман өрттеріне дейін кез келген жалын.
- Мұзды стақан суға салғанда, судың жылу энергиясы оны ерітеді, яғни судың өзі энергия көзі болып табылады.
- Үйдегі радиатор немесе жылыту жүйесі ұзақ, суық қыс айларында жылу береді.
- Кәдімгі пештер конвекция көзі болып табылады, нәтижесінде оларға салынған тағам қызады және пісіру процесі басталады.
- Жылу беру мысалдарын қолыңызға мұз бөлігін алып, өз денеңізден байқауға болады.
- Жылу энергиясы мысықтың ішінде тіпті иесінің тізесін жылытуы мүмкін.
Жылу – қозғалыс
Жылу ағындары тұрақты қозғалыста. Олардың негізгі таралу жолдарын конвенциялық, радиациялық және өткізгіштік деп атауға болады. Осы ұғымдарды толығырақ қарастырайық.
Өткізгіштік дегеніміз не?
Бір бөлмеде еденге тиген кездегі сезім мүлдем басқаша болатынын көбісі бір емес бірнеше рет байқаған шығар. Кілемде жүру жақсы және жылы, бірақ ваннаға жалаң аяқпен кірсеңіз, байқалатын салқындық бірден көңілділік сезімін береді. Еден жылытуы бар жерде емес.
Сонда неліктен плиткамен қапталған бет қатып қалады? Мұның бәрі себебіжылу өткізгіштік. Бұл жылу берудің үш түрінің бірі. Температурасы әртүрлі екі зат бір-бірімен жанасқанда, олардың арасында жылу энергиясы өтеді. Бұл жағдайда жылу беру мысалдарына мыналар жатады: екінші ұшы шамның жалынына қойылған металл пластинадан ұстап тұрып, уақыт өте келе жану мен ауырсынуды сезінуіңіз мүмкін, ал осы сәтте сіз үтікке қол тигізесіз. қайнаған су құйылған кәстрөлдің сабы күйіп қалуыңыз мүмкін.
Өткізгіштік факторлары
Жақсы немесе нашар өткізгіштік бірнеше факторларға байланысты:
- Нысандар жасалған материалдың түрі мен сапасы.
- Жаналасатын екі нысанның бетінің ауданы.
- Екі нысан арасындағы температура айырмашылығы.
- Элементтердің қалыңдығы мен өлшемі.
Теңдеу түрінде ол келесідей болады: Объектіге жылу беру жылдамдығы объект жасалған материалдың жылу өткізгіштігіне, жанасу бетінің ауданына және температура айырмашылығына көбейтілгенге тең. екі нысанның арасында және материалдың қалыңдығына бөлінеді. Бұл қарапайым.
Өткізгіштік мысалдары
Бір заттан екінші затқа жылудың тікелей берілуін өткізгіштік, ал жылуды жақсы өткізетін заттарды өткізгіштер деп атайды. Кейбір материалдар мен заттар бұл тапсырманы жақсы орындай алмайды, олар оқшаулағыштар деп аталады. Оларға ағаш, пластик, шыны талшық және тіпті ауа кіреді. Өздеріңіз білетіндей, изоляторлар іс жүзінде ағынды тоқтатпайды.қыздырыңыз, бірақ оны бір градусқа дейін баяулатыңыз.
Конвекция
Жылу берудің бұл түрі конвекция сияқты барлық сұйықтықтар мен газдарда болады. Жылу алмасудың мұндай мысалдарын табиғатта және күнделікті өмірде табуға болады. Сұйықтық қызған кезде төменгі жағындағы молекулалар энергия алып, жылдамырақ қозғалады, нәтижесінде тығыздық азаяды. Жылы сұйықтық молекулалары жоғары қарай жылжи бастайды, ал салқындатқыш (тығызырақ сұйықтық) батып кете бастайды. Салқын молекулалар төменге жеткеннен кейін олар қайтадан энергия үлесін алады және қайтадан жоғарыға ұмтылады. Төменгі жағында жылу көзі болғанша цикл жалғасады.
Табиғаттағы жылу алмасу мысалдарын келесідей келтіруге болады: арнайы жабдықталған оттық көмегімен жылы ауа шардың кеңістігін толтырып, бүкіл құрылымды жеткілікті биіктікке көтере алады, зат бұл жылы ауа суық ауадан жеңіл.
Радиация
Оттың алдында отырғанда, оттан тараған жылулыққа жылысың. Егер сіз алақаныңызды жанып тұрған шамға тигізбей апарсаңыз, дәл солай болады. Сіз сондай-ақ жылы сезінесіз. Күнделікті өмірдегі және табиғаттағы жылу алмасудың ең үлкен мысалдары күн энергиясы болып табылады. Күн сайын күннің жылуы 146 миллион км бос кеңістік арқылы Жердің өзіне дейін өтеді. Бұл біздің планетамызда бар тіршіліктің барлық нысандары мен жүйелерінің қозғаушы күші. Бұл таралу тәсілі болмаса, біз үлкен қиындықтарға тап болар едік және әлем біз сияқты болмас еді.біз оны білеміз.
Сәулелену - радиотолқындар, инфрақызыл, рентген сәулелері немесе тіпті көрінетін жарық болсын, электромагниттік толқындар арқылы жылуды беру. Барлық объектілер сәулелену энергиясын шығарады және сіңіреді, оның ішінде адамның өзі де, бірақ барлық заттар мен заттар бұл тапсырманы бірдей жақсы жеңе алмайды. Күнделікті өмірдегі жылу беру мысалдарын кәдімгі антеннаны пайдалану арқылы қарастыруға болады. Әдетте, жақсы сәулеленетін нәрсе сіңіруде де жақсы. Жерге келетін болсақ, ол күннен қуат алады, содан кейін оны қайтадан ғарышқа береді. Бұл сәулелену энергиясы жердегі радиация деп аталады және бұл планетада өмір сүруге мүмкіндік береді.
Табиғаттағы, күнделікті өмірдегі, техникадағы жылу алмасу мысалдары
Энергияны, әсіресе жылуды беру барлық инженерлер үшін негізгі зерттеу саласы болып табылады. Радиация Жерді өмір сүруге жарамды етеді және жаңартылатын күн энергиясын береді. Конвекция механиканың негізі болып табылады, ғимараттардағы ауа ағынына және үйлердегі ауа алмасуына жауап береді. Өткізгіштік қазанды жай отқа қою арқылы қыздыруға мүмкіндік береді.
Технологиядағы және табиғаттағы жылу алмасудың көптеген мысалдары айқын және біздің әлемде кездеседі. Олардың барлығы дерлік, әсіресе машина жасау саласында маңызды рөл атқарады. Мысалы, ғимараттың желдету жүйесін жобалау кезінде инженерлер оның айналасындағы ғимараттан жылу беруді, сонымен қатар ішкі жылу беруді есептейді. Сонымен қатар, олар жылу беруді азайтатын немесе барынша арттыратын материалдарды таңдайды.тиімділікті оңтайландыру үшін жеке компоненттер арқылы.
Булану
Сұйықтың атомдары немесе молекулалары (мысалы, су) газдың айтарлықтай көлеміне әсер еткенде, олар өздігінен газ күйіне өтеді немесе булануға бейім. Себебі, молекулалар әртүрлі бағытта кездейсоқ жылдамдықпен үздіксіз қозғалып, бір-бірімен соқтығысады. Бұл процестер кезінде олардың кейбіреулері жылу көзінен ығысу үшін жеткілікті кинетикалық энергия алады.
Алайда барлық молекулалардың булануға және су буына айналуға уақыты жоқ. Барлығы температураға байланысты. Сонымен, стақандағы су пеште қыздырылған табаға қарағанда баяу буланады. Қайнаған су молекулалардың энергиясын айтарлықтай арттырады, бұл өз кезегінде булану процесін жылдамдатады.
Негізгі ұғымдар
- Өткізгіштік – атомдар немесе молекулалардың тікелей жанасуы арқылы зат арқылы жылу беру.
- Конвекция - бұл газдың (ауа сияқты) немесе сұйықтықтың (мысалы, су) айналымы арқылы жылу беру.
- Сәулелену – жұтылатын және шағылысқан жылу мөлшері арасындағы айырмашылық. Бұл қабілет түске өте тәуелді, қара заттар жеңіл заттарға қарағанда жылуды көбірек сіңіреді.
- Булану – сұйық күйдегі атомдар немесе молекулалар газ немесе бу болу үшін жеткілікті энергия алатын процесс.
- Парниктік газдар – күн жылуын Жер атмосферасында ұстап, парниктік газ түзетін газдар. Әсер. Екі негізгі категория бар - су буы және көмірқышқыл газы.
- Жаңартылатын энергия көздері - бұл тез және табиғи түрде толтырылатын шексіз ресурстар. Оларға табиғат пен технологиядағы жылу алмасудың келесі мысалдары кіреді: жел және күн энергиясы.
- Жылуөткізгіштік – материалдың жылу энергиясын өзі арқылы беру жылдамдығы.
- Жылу тепе-теңдігі – жүйенің барлық бөліктері бірдей температуралық режимде болатын күй.
Практикалық қолданба
Табиғаттағы және технологиядағы жылу алмасудың көптеген мысалдары (жоғарыдағы суреттер) бұл процестерді жақсы зерттеп, жақсылыққа қызмет ету керектігін көрсетеді. Инженерлер жылу беру принциптері туралы білімдерін қолданады, жаңартылатын ресурстарды пайдаланумен байланысты және қоршаған ортаға зияны аз жаңа технологияларды зерттейді. Ең бастысы - энергияны тасымалдау инженерлік шешімдер және т.б. үшін шексіз мүмкіндіктер ашатынын түсіну.
