Zawartość
- Konwekcyjne przenoszenie ciepła
- Przykłady konwekcji
- Porada Przenikanie ciepła
- Przykłady porad
- Inne rodzaje wymiany ciepła
Jeśli kiedykolwiek złapałeś metalowy uchwyt garnka ogrzewanego nad ogniskiem, boleśnie odczuwałeś przenoszenie ciepła. Istnieją cztery sposoby przenoszenia ciepła z jednego obiektu do drugiego: przewodzenie, promieniowanie, konwekcja i doradztwo. Ciepło prawie zawsze przepływa od obiektu o wyższej temperaturze do niższego, zmieniając w ten sposób energię wewnętrzną obu obiektów. Podstawową różnicą między konwekcyjnym i doradczym przekazywaniem ciepła jest kierunek wymiany.
Konwekcyjne przenoszenie ciepła
Konwekcyjne przenoszenie ciepła polega na przekazywaniu ciepła przez ruch cząstek medium. Medium to musi być gazem lub cieczą, umożliwiając w ten sposób ruch. Konwekcja zawsze przenosi ciepło w płaszczyźnie pionowej. Ten ruch jest napędzany przez zmiany gęstości ośrodka, a tym samym pływalność. Ogrzane cząstki rozszerzają się, powodując zmniejszenie ich gęstości; cząsteczki te stają się bardziej wyporne niż otaczające je cząsteczki, powodując ich wzrost. Kiedy rosną, ich ciepło jest przekazywane do chłodniejszych części ośrodka znajdującego się nad nimi.
Przykłady konwekcji
Konwekcyjne przenoszenie ciepła ma miejsce, gdy garnek z wodą jest podgrzewany. Gdy cząsteczki wody znajdujące się najbliżej źródła ciepła są ciepłe, rozszerzają się. Ta ekspansja obniża ich gęstość i zaczynają rosnąć; właśnie to powoduje gotowanie wody w garnku. Atmosfera stanowi również przykład konwekcyjnego przenoszenia ciepła. Gdy pakiet powietrza jest ogrzewany przez energię słoneczną - przenoszenie ciepła przez promieniowanie - pakiet powietrza rozszerza się, zmniejszając jego gęstość. Zwiększa to jego wyporność i powoduje wzrost w atmosferze. Powoduje to niestabilną atmosferę z pionowym przepływem powietrza.
Porada Przenikanie ciepła
Zalewowe przenoszenie ciepła różni się od konwekcji tym, że ruch ciepła jest ograniczony do płaszczyzny poziomej. Ten rodzaj wymiany ciepła nie jest napędzany zmianami gęstości, ale raczej wymaga siły zewnętrznej, takiej jak wiatr lub prądy, aby wyprzeć cząsteczki ośrodka. Gdy cząsteczki przemieszczają się poziomo do układów, które są cieplejsze lub zimniejsze, ciepło jest przenoszone.
Przykłady porad
Podstawowym przykładem doradczego przekazywania ciepła jest ruch frontów meteorologicznych. Te fronty przedstawiają masy zimnego lub ciepłego powietrza, które są poruszane poziomo po powierzchni przez wiatry; gdy te masy powietrza napotykają cieplejsze lub chłodniejsze powietrze, ciepło jest wymieniane między systemami. Prądy oceaniczne są kolejnym przykładem doradczego transferu ciepła. Prądy zamiast w pionie poruszają ciepłą lub zimną wodę w kierunkach poziomych. Gdy wody te wchodzą w interakcje z cieplejszymi lub chłodniejszymi obszarami wody, ciepło jest między nimi wymieniane.
Inne rodzaje wymiany ciepła
Pozostałe rodzaje wymiany ciepła to przewodzenie i promieniowanie. Przewodnictwo przenosi ciepło z jednego obiektu na drugi bez ruchu; smoczek jest przenoszony z cząsteczki na cząsteczkę. Ten rodzaj wymiany ciepła występuje tylko w ciałach stałych; uchwyt gorącego garnka jest przykładem przewodzenia. Promieniowe przenoszenie ciepła polega na przenoszeniu ciepła przez fale elektromagnetyczne energii. Przykładem promieniowania jest światło słoneczne; kiedy fale te uderzają w inne cząsteczki, powodują wibrację lub ciepło.