A természetben háromféle hőátadás létezik: 1) vezetés; 2) konvekció; 3) sugárzás.

Hővezető

Hővezető képesség - a hő átadása egyik testről a másikra, amikor érintkezésbe kerülnek, vagy a test melegebb részéből a hidegbe.

A különböző anyagok eltérő hővezető képességgel rendelkeznek. Minden fém magas hővezető képességgel rendelkezik. A gázok hővezető képessége alacsony, a vákuumnak nincs hővezető képessége (a vákuumban nincsenek olyan részecskék, amelyek hővezető képességet biztosítanának).

A rosszul hővezető anyagokat hőszigetelőknek nevezzük.

A mesterségesen előállított hőszigetelők a kőgyapot, polisztirol hab, habgumi, cermet űrhajók).

Konvekció

A mozgó gáz- vagy folyadéksugarak általi hőterjedést konvekciónak nevezzük.

A konvekció során a hőt maga az anyag adja át. Konvekció csak folyadékokban és gázokban történik.

hősugárzás

A meleg testből infravörös sugarak segítségével történő hőterjedést hősugárzásnak nevezzük.

A hősugárzás az egyetlen olyan típusú hőátadás, amely vákuumban végbemenhet. Minél magasabb a hőmérséklet, annál erősebb a hősugárzás. Hősugárzást termelnek például emberek, állatok, a Föld, a Nap, a kemence, a tűz. Az infravörös sugárzás leképezhető, illetve termográffal (hőkamerával) mérhető.

	Az infravörös hőkamerák láthatatlan infravörös vagy hősugárzást érzékelnek és pontos, érintésmentes hőmérsékletméréseket végeznek.Az infravörös termográfia lehetővé teszi a hősugárzás teljes megjelenítését. Az ábrán az emberi tenyér infravörös sugárzása látható.
	............................................................................. Az épületek, építmények termográfiai felmérése során lehetőség nyílik fokozott hőáteresztő képességű szerkezeti helyek kimutatására, csatlakozások minőségének ellenőrzésére különféle kivitelek, fokozott légcserével rendelkező helyeket találni.

www.yaklass.ru

Példák 15-20 hőjelenségre, annak megjelölésével, hogy melyik (sugárzás; konvekció; hőátadás)

A melegítés és hűtés, a párolgás és a forrás, az olvadás és a megszilárdulás, a kondenzáció mind a hőjelenségek példái.

A Föld fő hőforrása a Nap. De emellett az emberek sok mesterséges hőforrást használnak: tüzet, kályhát, vízmelegítést, gáz- és elektromos fűtőtesteket stb.

Nem lehetett azonnal válaszolni arra a kérdésre, hogy mi az a hő. Csak a 18. században vált világossá, hogy minden test molekulákból áll, hogy a molekulák mozognak és kölcsönhatásba lépnek egymással. Aztán a tudósok rájöttek, hogy a hő összefüggésben van a molekulák mozgási sebességével. A testek felmelegedésekor a molekulák sebessége növekszik, lehűléskor pedig csökken.

Tudja, hogy ha egy hideg kanalat forró teába márt, egy idő után felmelegszik. Ebben az esetben a tea hőjének egy részét nem csak a kanálnak adja át, hanem a környező levegőnek is. A példából jól látható, hogy a melegebb testről a hidegebb testre átvihető a hő. A hőátvitelnek három módja van - vezetés, konvekció, sugárzás.

Egy kanál felmelegítése forró teában jó példa a hővezetésre. Minden fém jó hővezető képességgel rendelkezik.

A konvekció hőt ad át folyadékokban és gázokban. Amikor vizet melegítünk egy serpenyőben vagy teáskannában, először az alsó vízrétegek melegednek fel, könnyebbé válnak és felfelé rohannak, engedve. hideg víz. Konvekció történik a helyiségben, amikor a fűtés be van kapcsolva. Az akkumulátorból kiáramló forró levegő felemelkedik, a hideg levegő pedig leszáll. De sem a hővezetés, sem a konvekció nem tudja megmagyarázni, hogy például a tőlünk távol lévő Nap hogyan melegíti fel a Földet. Ebben az esetben a levegő sugárzással (hősugárzással) jut át ​​a hő a levegőtlen téren.

A hőmérséklet mérésére hőmérőt használnak. Általában szobai vagy orvosi hőmérőket használ.

Amikor a Celsius-fokozatban mért hőmérsékletről beszélünk, olyan hőmérsékleti skálát értünk, amelyben 0 ° C a víz fagyáspontjának, és 100 ° C a forráspontja.

Egyes országok (USA, Egyesült Királyság) a Fahrenheit-skálát használják. Ebben a 212°F 100°C-nak felel meg. A hőmérséklet átvitele egyik skáláról a másikra nem túl egyszerű, de ha szükséges, mindenki megteheti saját maga. A Celsius-hőmérséklet Fahrenheit-hőmérsékletre való konvertálásához szorozza meg a Celsius-hőmérsékletet 9-cel, ossza el 5-tel, és adjon hozzá 32-t. A fordított átalakításhoz vonjon ki 32-t a Fahrenheit-hőmérsékletből, a maradékot szorozza meg 5-tel, és osszon 9-cel.

A fizikában és az asztrofizikában gyakran használnak egy másik skálát - a Kelvin-skálát. Ebben a 0-t veszik a legtöbbnek alacsony hőmérséklet a természetben (abszolút nulla). -273°C-nak felel meg. A mértékegység ebben a skálában a Kelvin (K). A Celsius-hőmérséklet Kelvin-hőmérsékletre való konvertálásához 273-at kell hozzáadni a Celsius-fokhoz. Például a Celsius 100 °, a Kelvin pedig 373 K. A visszaváltáshoz vonjon ki 273-at. Például 0 K az -273 °C.

Hasznos tudni, hogy a Nap felszínének hőmérséklete 6000 K, belsejében pedig 15 000 000 K. világűr távol a csillagoktól közel van az abszolút nullához.

Úgy gondoljuk, hogy nem kell meggyőződnie arról, hogy milyen fontosak a hőjelenségek. A velük kapcsolatos ismeretek segítik az embereket házfűtők, hőmotorok (belső égésű motorok, gőzturbinák, sugárhajtóművekés így tovább), jósolják meg az időjárást, olvasztják meg a fémet, készítsenek hőszigetelő és hőálló anyagokat, amelyeket a házak építésétől az űrhajókig mindenben használnak.

fizikahelp.ru

Óraösszefoglaló a 8. évfolyamhoz "Hővezetés, konvekció, sugárzás"

Innen letöltheti a 8. évfolyam "Hővezetés, konvekció, sugárzás" lecke összefoglalóját a fizika tárgyhoz. Ez a dokumentum segít abban, hogy jó és jó minőségű anyagot készítsen a leckéhez.

Tárgy: fizika és csillagászat

Osztály: 8 rus

Az óra típusa: Kombinált

Az óra célja:

Technikai oktatási segédanyagok: _______________________________________________________

_______________________________________________________________________

Az óra szerkezete

1. Az óra szervezése (2 perc)

Diákok köszöntése

2. Házi feladat felmérés (15 perc) Téma: Belső energia. A változtatás módjai belső energia.

3. Új anyag magyarázata. (15 perc)

Az ilyen típusú hőátadásnak megvannak a sajátosságai, azonban a hőátadás mindegyikben mindig egy irányba megy: a melegebb testtől a kevésbé fűtött felé. Ugyanakkor a forróbb test belső energiája csökken, a hidegebbé pedig nő.

Hővezetésnek nevezzük azt a jelenséget, amikor a test egy jobban fűtött részéből egy kevésbé fűtöttbe, vagy egy melegebb testből egy kevésbé fűtöttbe közvetlen érintkezés vagy közbenső testek útján áramlik át.

Szilárd testben a részecskék állandóan rezgőmozgásban vannak, de nem változtatják meg egyensúlyi állapotukat. Ahogy a test hőmérséklete melegítés közben emelkedik, a molekulák intenzívebben kezdenek oszcillálni, mivel kinetikus energia. Ennek a megnövekedett energiának egy része fokozatosan egyik részecskéből a másikba kerül, azaz. az egyik testrészről a szomszédos testrészekre stb. De nem minden szilárd anyag ad át energiát egyformán. Ezek közé tartoznak az úgynevezett szigetelők, amelyekben a hővezetési mechanizmus meglehetősen lassan megy végbe. Ide tartozik az azbeszt, karton, papír, filc, ranit, fa, üveg és számos más szilárd anyag. A medb és az ezüst magas hővezető képességgel rendelkezik. Jó hővezetők.

A folyadékok alacsony hővezető képességgel rendelkeznek. Folyadék melegítése során a belső energia a melegebb területről a kevésbé felmelegedett területre kerül át molekulák ütközésével és részben diffúzióval: a gyorsabb molekulák behatolnak egy kevésbé melegített tartományba.

A gázokban, különösen a ritkábbakban, a molekulák kellően nagy távolságra vannak egymástól, így hővezető képességük még a folyadékokénál is kisebb.

A vákuum tökéletes szigetelő, mert nincsenek benne részecskék, amelyek átadnák a belső energiát.

Attól függően, hogy a belső állapot a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő.

Ismeretes, hogy a víz hővezető képessége alacsony, és amikor a víz felső rétegét felmelegítik, az alsó réteg hideg marad. A levegő még rosszabbul vezeti a hőt, mint a víz.

A konvekció olyan hőátadási folyamat, amelyben az energiát folyadék- vagy gázsugarak szállítják. A konvekció latinul „keverést” jelent. A konvekció szilárd anyagokban hiányzik, és nem vákuumban megy végbe.

A mindennapi életben és a technikában széles körben használt kovekció természetes vagy ingyenes.

A hűtőborda egy lapos, hengeres fémtartály, amelynek egyik oldala fekete, a másik fényes. Benne levegő van, amely felmelegedve kitágulhat és kijuthat a lyukon keresztül.

Az abszorpció az a folyamat, amely során a sugárzási energiát a test belső energiájává alakítják.

A fekete felület a legjobb kibocsátó és legjobb elnyelő, ezt követik a durva, fehér és polírozott felületek.

4. Konszolidáció: (10 perc) önvizsgálati kérdések, feladatok és gyakorlatok

feladatok: 1) Fém és üveg, víz és levegő hővezető képességének összehasonlítása, 2) Konvekció megfigyelése lakóterületen.

6. A tanulók tudásának felmérése (1 perc)

Fő irodalom: Fizika és csillagászat 8. évfolyam

További olvasnivaló: N. D. Bystko "Fizika" 1. és 2. rész

docbase.org

Hővezető. Konvekció. Sugárzás, 8. fokozat

Innen letöltheti a Thermal Conductivity. Konvekció. Sugárzás, 8. évfolyam a tárgyból: Fizika. Ez a dokumentum segít abban, hogy jó és jó minőségű anyagot készítsen a leckéhez.

8. osztályos fizika óra szinopszisa

Koshikova Victoria Alexandrovna,

fizika tanár

MBOU 47. számú középiskola, Belgorod város, Belgorod régió

Az óra témája: „Hővezetés. Konvekció. Sugárzás".

Hővezető. Konvekció. Sugárzás

Az óra célja: az új ismeretek, tevékenységi módszerek észlelését, megértését és elsődleges memorizálását szolgáló tevékenységek szervezése.

Az órák alatt

1. Szervezési szakasz

2. Házi feladat ellenőrzése

Tesztelés (2 lehetőség)

1. A hőmérséklet az fizikai mennyiség jellemző...

a) ... a testek munkavégző képessége.

b) ...a test különböző állapotai.

c) ... a test felmelegedésének mértéke.

2. Milyen levegő hőmérsékletet mért az ábrán látható hőmérő? Mi a hiba a hőmérséklet mérésében?

a) 30,5 °C; 0,5 °C. b) 32 °C; 0,5 °C.

c) 32 °С; 1 °C. d) 30 °С; 1 °C.

3. Egy pohár tartalmaz meleg víz(1. szám), egy másikban - forró (2. sz.), a harmadikban - hideg (3. szám). Melyikben a legmagasabb a víz hőmérséklete, melyikben mozognak a vízmolekulák a legkisebb sebességgel?

a) 2. sz.; 3. sz. b) 3. sz.; 2. sz. c) 1. sz.; 3. szám. d) 2. sz. #1

4. Az alábbi jelenségek közül melyek termikusak?

a) Essen egy kanál padlójára. b) Leves felmelegítése a tűzhelyen.

c) Napon olvadó hó. d) úszás a medencében.

5. Milyen testmolekulák vesznek részt a hőmozgásban? Milyen hőmérsékleten?

a) a test felszínén található; szobahőmérsékleten.

b) Minden molekula; bármilyen hőmérsékleten

c) A test belsejében található; bármilyen hőmérsékleten.

d) Minden molekula; nál nél magas hőmérsékletű.

6. Ugyanabban az edényben a dugattyú alatti helyiségben egyenlő tömegű szén-dioxid található. Melyik tartályban van a gáz a legtöbb energiátábrán látható dugattyúk helyzeteiben?

7. Az alábbi esetek közül melyikben változik a test belső energiája?

a) Egy kő, leesve a szikláról, egyre gyorsabban esik le.

b) A súlyzókat felemeljük a padlóról és a polcra tesszük.

c) Az elektromos vasalót bedugták, és elkezdődött a vasalás.

d) A zacskóból sót öntöttünk egy sótartóba.

8. Melyik test belső energiájának változása következik be hőátadás következtében ezekben a helyzetekben?

a) A fúró felmelegítése fúróval történő lyukasztáskor.

b) A gáz hőmérsékletének csökkenése tágulása során.

c) Egy csomag vaj lehűtése a hűtőszekrényben,

d) Mozgó vonat kerekeinek fűtése.

Kapcsolódó kvíz:

1. Hőmérséklet mértékegysége...

a) ... joule. b) ...pascal. c) ... watt. d) ... Celsius-fok.

2. A testhőmérséklet a...

És az ő belső szerkezet. b) ... anyagának sűrűsége.

c) ... molekuláinak mozgási sebessége. d) ... a benne lévő molekulák száma.

3. Mi a különbség a forró tea molekulái és a kihűlt tea molekulái között?

a) méret. b) A mozgás sebessége.

c) A bennük lévő atomok száma. d) szín.

4. Milyen mozgást nevezünk termikusnak?

a) Egy test mozgása, amelyben felmelegszik.

b) A testet alkotó részecskék állandó kaotikus mozgása.

c) Molekulák mozgása a testben magas hőmérsékleten.

5. A belső energia a testrészecskék energiája. Ez a következőkből áll...

a) ... az összes molekula mozgási energiája.

b) ... molekulák kölcsönhatásának potenciális energiája.

c) ... minden molekula kinetikus és potenciális energiája.

6. Mekkora a meteorológusok által felbocsátott léggömb energiája?

a) Kinetikus. b) Potenciális.

c) Belső. d) Mindezen energiafajták.

7. Milyen módokon változtatható meg a test belső energiája?

a) Indítsd mozgásba. b) Munkavégzés a testen vagy rajta.

c) Egy bizonyos magasságra emelve. d) hőátadással.

8. Melyik példában változik meg egy test belső energiája mechanikai munka hatására?

a) Egy teáskanálnyit teszünk egy pohárba forró víz.

b) Amikor a teherautó élesen fékezett, égett szag áradt a fékekből.

c) A vízforralóban forr a víz.

d) Egy személy felmelegíti fagyott kezét egy meleg radiátorhoz nyomva.

"Hőmozgás. Hőfok. Belső energia"

"Hőmozgás. Hőfok. Belső energia"

3. A tanulók szubjektív tapasztalatainak aktualizálása

Belső energia

A belső energia növelésének módjai

Hőátadás

A hőátadás típusai

4. Új ismeretek és cselekvési módok elsajátítása

1. Hővezetőképesség - a belső energia átvitelének jelensége a test egyik részéből a másikba vagy egyik testből a másikba közvetlen érintkezésben.

7.8. ábra (Peryskin tankönyv)

Folyadékokban és gázokban a hővezető képesség alacsony, mert. a molekulák közötti távolság nagyobb, mint a szilárd anyagokban.

Rossz hővezető képességgel rendelkezik: gyapjú, haj, papír, madártoll, parafa, vákuum.

2. A konvekció az energia átadása gáz- vagy folyadéksugarak által.

Ahhoz, hogy a gázokban és folyadékokban konvekció történjen, alulról kell melegíteni.

3. Sugárzás - az energia átvitele különböző sugarak által, azaz. elektromágneses hullámok formájában.

5. A tanultak megértésének elsődleges ellenőrzése

6. A vizsgáltak konszolidációja

Munka a feladatgyűjtemény szerint Lukashik No. 945-955

7. Eredmények, házi feladat

p.4-6, gyakorlat 1-3

8. Reflexió

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Peryshkin A.V. Fizika. 8. évfolyam. - M.: Túzok, 2009.

2. Gromov S.V., Rodina N.A. Fizika. 9. évfolyam - M .: Oktatás, 2002.

3. Chebotareva V.A. Fizikai tesztek. 8. évfolyam - Vizsga Kiadó, 2009.

4. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Feladatgyűjtemény a fizika 7-9. osztályában - M .: Oktatás, 2008.

docbase.org

lecke a 8. osztályban "Hővezetés, konvekció, sugárzás" témában

Téma: Hővezetés, konvekció, sugárzás.

Az óra típusa: Kombinált

Az óra célja:

Képzés: mutassa be a hőátadás fogalmát, a hőátadás fajtáival, magyarázza el, hogy a hőátadás bármilyen típusú hőátadásnál mindig egy irányba megy; hogy a belső szerkezettől függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő, hogy a fekete felület a legjobb kibocsátó és a legjobb energiaelnyelő.

Fejlesztés: a tárgy iránti kognitív érdeklődés kialakítása.

Oktatási: a felelősségtudat, a gondolatok hozzáértő és világos kifejezésének képessége, az önmegtartóztatás és a csapatmunka képessége

Interdiszciplináris kommunikáció: kémia, matematika

Segédeszközök: 21-30 rajz, hővezetési táblázat

Az óra szerkezete

1. Az óra szervezése (2 perc)

Diákok köszöntése

A tanulók látogatottságának és az osztály tanórára való felkészültségének ellenőrzése.

2. Házi feladat felmérés (10 perc) Téma: Belső energia. A belső energia megváltoztatásának módjai.

3. Fizikai diktálás (kölcsönös ellenőrzés) (5 perc)

4. Új anyag magyarázata. (15 perc)

Hőátadásnak nevezzük a belső energia megváltoztatásának azt a módszerét, amelyben egy nagyobb kinetikus energiájú, nagyobb mozgási energiájú test részecskéi egy kevésbé fűtött testtel érintkezve közvetlenül adják át az energiát egy kevésbé felmelegített test részecskéinek. átvitel: hővezetés, konvekció és sugárzás.

Az ilyen típusú hőátadásnak megvannak a sajátosságai, azonban a hőátadás mindegyikben mindig egy irányba megy: a forróbb testtől a kevésbé fűtött felé. Ugyanakkor a forróbb test belső energiája csökken, a hidegebbé pedig nő.

Hővezetésnek nevezzük azt a jelenséget, amikor a test egy jobban fűtött részéből egy kevésbé fűtöttbe, vagy egy melegebb testből egy kevésbé fűtöttbe közvetlen érintkezés vagy közbenső testek útján áramlik át.

Szilárd testben a részecskék állandóan rezgőmozgásban vannak, de nem változtatják meg egyensúlyi állapotukat. Ahogy a test hőmérséklete melegítés közben emelkedik, a molekulák intenzívebben kezdenek oszcillálni, ahogy a mozgási energiájuk is nő. Ennek a megnövekedett energiának egy része fokozatosan egyik részecskéből a másikba kerül, azaz. az egyik testrészről a szomszédos testrészekre stb. De nem minden szilárd anyag ad át energiát egyformán. Ezek közé tartoznak az úgynevezett szigetelők, amelyekben a hővezetési mechanizmus meglehetősen lassan megy végbe. Ide tartozik az azbeszt, karton, papír, filc, gránit, fa, üveg és számos más szilárd anyag. A réz és az ezüst magas hővezető képességgel rendelkezik. Jó hővezetők.

A folyadékok alacsony hővezető képességgel rendelkeznek. Folyadék melegítése során a belső energia a melegebb területről a kevésbé felmelegedett területre kerül át molekulák ütközésével és részben diffúzióval: a gyorsabb molekulák behatolnak egy kevésbé melegített tartományba.

A gázokban, különösen a ritkábbakban, a molekulák kellően nagy távolságra vannak egymástól, így hővezető képességük még a folyadékokénál is kisebb.

A vákuum tökéletes szigetelő, mivel nincsenek részecskék, amelyek átadnák a belső energiát.

A belső állapottól függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő.

A hővezető képesség az anyag energiaátvitelének természetétől függ, és nincs összefüggésben magának az anyagnak a testben való mozgásával.

Ismeretes, hogy a víz hővezető képessége alacsony, és amikor a víz felső rétegét felmelegítik, az alsó réteg hideg marad. A levegő még rosszabbul vezeti a hőt, mint a víz.

A konvekció olyan hőátadási folyamat, amelyben az energiát folyadék- vagy gázsugarak szállítják. A konvekció latinul „keverést” jelent. A konvekció szilárd anyagokban hiányzik, és nem vákuumban megy végbe.

A mindennapi életben és a technikában széles körben használt konvekció természetes vagy ingyenes.

Ha folyadékokat vagy gázokat kevernek össze szivattyúval vagy keverővel az egyenletes keveredés érdekében, a konvekciót kényszerkonvekciónak nevezik.

A hűtőborda egy lapos, hengeres fémtartály, amelynek egyik oldala fekete, a másik fényes. Benne levegő van, amely felmelegedve kitágulhat és kijuthat a lyukon keresztül.

Abban az esetben, ha a hőt egy felhevített testről a szem számára láthatatlan hősugarak segítségével adják át a hővevőnek, a hőátadás típusát sugárzásnak vagy sugárzó hőátadásnak nevezik.

Az abszorpció az a folyamat, amely során a sugárzási energiát a test belső energiájává alakítják.

A sugárzás (vagy sugárzó hőátadás) az energia egyik testről a másikra történő átvitelének folyamata elektromágneses hullámok segítségével.

Minél magasabb a testhőmérséklet, annál nagyobb a sugárzás intenzitása. A sugárzás általi energiaátvitelhez nincs szükség közegre: a hősugarak vákuumon keresztül is terjedhetnek.

A fekete felület a legjobb kibocsátó és legjobb elnyelő, ezt követik a durva, fehér és polírozott felületek.

A jó energiaelnyelők jó, a rossz elnyelők pedig rossz energiakibocsátók.

5. Konszolidáció: (10 perc) önvizsgálati kérdések, feladatok és gyakorlatok

7. A tanulók tudásának felmérése (1 perc). Visszaverődés.

infourok.ru

Sugárzás általi hővezetés – Vegyész kézikönyv 21

A hő a tér egyik részéből a másikba továbbítható vezetés, sugárzás és konvekció útján. A gyakorlatban az ilyen típusú hőátadást nagyon ritkán figyelik meg külön-külön (például a konvekciót hővezetés és sugárzás kíséri). A hőátadás egyik fajtája azonban gyakran olyan mértékben dominál a többi felett, hogy azok befolyása elhanyagolható. Például feltételezhetjük, hogy a hő áthaladása a készülék falain csak hővezetés útján történik. A hővezető képesség a szilárd anyagok fűtési és hűtési folyamataiban is dominál. A hőátadás történhet vezetés, konvekció vagy sugárzás útján. A hővezetés egy szilárd testen, például egy lombik falán keresztül történő hőátadás folyamata. A konvekció ott lehetséges, ahol az anyagok részecskéinek nincs rögzített helyzetük, azaz folyadékokban és gázokban. Ebben az esetben a hő átadása mozgó részecskék segítségével történik. A sugárzás a 0,8-300 mikron közötti hullámhosszúságú hősugárzás hőátadása. Leggyakrabban a hőátadást mindhárom módszerrel egyszerre hajtják végre, bár természetesen nem egyenlő mértékben.

A gőz megjelenése a folyadék-gőz határfelületen a fűtőfelületről a gőzrétegen keresztül a hővezető képesség és a sugárzás révén érkező hő hatására következik be.

Az éghető gőzök és a levegő oxigénnel való kölcsönhatása az égési zónában megy végbe, amelybe az éghető gőzöknek és a levegőnek folyamatosan be kell áramolnia. Ez akkor lehetséges, ha a folyadék bizonyos mennyiségű hőt kap a párolgáshoz. Az égési folyamatban a hő csak az égési zónából (láng) származik, ahol folyamatosan szabadul fel. Az égési zónából a hő sugárzással jut el a folyadék felszínére. A hővezetéssel történő hőátadás lehetetlen, mivel a gőzök felületről/folyadékról az égési zónába való mozgási sebessége nagyobb, mint a rajtuk keresztül az égési zónából a folyadékba történő hőátadás sebessége. A konvekciós hőátadás sem lehetséges, mint gőzáram

A testen belüli hőeloszlás kétféleképpen lehetséges: hővezetéssel és konvekcióval. Az első módszernél a molekulák ütközései következtében a hő terjed, és a melegebb testrész molekulái, amelyek átlagosan nagyobb mozgási energiával rendelkeznek, egy részét a szomszédos molekuláknak adják át. Így a hő akkor is terjedhet a testben, ha részei nyilvánvalóan nem mozognak, például egy szilárd testben. Folyadékokban és gázokban a hővezetéssel együtt a hő általában konvekcióval is terjed, vagyis a folyadék melegebb tömegeinek közvetlen hőátadásával, amelyek mozgás közben a kevésbé felhevült tömegek helyét veszik át. A gázokban az is lehetséges, hogy a hő sugárzás útján a gáz egyik részéből a másikba terjed.

A hő az égési zónából az olajhulladék felszínére főként sugárzás útján jut el. A párolgó réteg felé nincs hővezető képesség, mivel a gőz mozgásának sebessége a folyadék felületéről az égési zónába nagyobb, mint az általuk az égési zónából a folyadékba történő hőátadás sebessége.

A szilárd test felületéről a folyadékba (gázba) vagy fordítva konvekciós hőátadás történik, amikor a gáz vagy folyadék részecskéi megváltoztatják helyzetüket egy adott felülethez képest, és egyúttal hőhordozóként is működnek. Az ilyen részecskék mozgása vagy a folyadék (gáz) teljes tömegének külső hatás hatására történő mozgásának (kényszer konvekció) következménye, vagy az anyag sűrűségében lévő különbség következménye. különböző pontokat tér, amelyet az anyag tömegében a hőmérsékletek egyenetlen eloszlása ​​okoz (természetes vagy szabad konvekció). A konvekciót mindig hőátadás kíséri vezetésen és sugárzáson keresztül.

Ha egy közegben egyidejűleg kerül átadásra sugárzás és hővezetés, akkor ennek az átvitelnek az intenzitását egy adott pontban jellemző érték a Chx = Chl Ch vektor lesz, ahol

Számos alkalmazott probléma mérlegelésekor érdekes a hőátadás folyamatának tanulmányozása vákuumrétegeket vagy üregeket tartalmazó periodikus közegekben, ahol a hőátadás csak sugárzás útján történik. Más esetekben ezek az üregek elhanyagolható hővezető- és abszorpciós együtthatójú gázzal vannak feltöltve. Ebben az esetben a gáz jelenléte gyakran figyelmen kívül hagyható, és ezek az üregek vákuumüregeknek tekinthetők. Közbenső rétegeket és nolo-réteget tartalmazó szerkezetek és anyagok

Alacsony térfogatsűrűségű laza anyagok, például porok és gázzal töltött szálak légköri nyomás, légcseppfolyósítók, folyékony oxigén- és nitrogéntartályok, gázleválasztó tornyok és egyéb berendezések szigetelésére szolgálnak, amelyek hőmérséklete nem esik a folyékony nitrogén forráspontja alá. Az ilyen szigetelőanyagokban a gáztér térfogatának a szilárd anyag térfogatához viszonyított aránya 10 és 100 között lehet. Az 5.53 néhány elterjedt laza anyag hővezetési együtthatóját mutatja. Ezen anyagok legjobb példáinak hővezető képessége megközelíti a levegőét, ami azt jelzi, hogy a részecskék közötti teret elfoglaló levegő szállítja a hő nagy részét. Ez magyarázza a gázzal töltött szigetelés elvét, amelynek szilárd anyaga megakadályozza a hőátadást a sugárzáson és a konvekción keresztül. Ideális esetben a szilárd anyag hővezető képessége miatti hőátadás elhanyagolható, és a hőt csak a gáz adja át. A tényleges szigetelésben a hő egy része közvetlenül áthalad a porrészecskéken vagy -szálakon, és a kapott hővezető képesség általában valamivel nagyobb, mint a gáz hővezető képessége. Kivételt képeznek a nagyon finom porok, amelyeknek a részecskéi közötti távolság olyan kicsi, hogy a gázmolekulák átlagos szabad útja nagyobb, mint ezek a távolságok, ilyenkor a gáz hővezető képessége csökken, mint a nyomás csökkenésével. Így a porszigetelés hővezető képessége még akkor is, ha a port légköri nyomású gázzal töltik meg, kisebb lehet, mint a részecskék közötti teret kitöltő gáz hővezető képessége.

Jó vákuumban a maradék gáz hőátadása elhanyagolható. Ezért az edények tervezésénél törekednek a tartóelemeken keresztüli hőbeáramlás és a sugárzással történő hőátadás csökkentésére. Meg kell határozni a hőnyereséget a szigetelő tartókon keresztül tervezési jellemzőkés a támasztékok mechanikai szilárdsága miatt ennek a kérdésnek az általános megoldása lehetetlen. Ha az edény mérete nincs korlátozva, akkor a támasztékok hosszának növelésével és alacsony hővezető képességű anyag használatával nagyon kis hőellátást lehet biztosítani a tartókon keresztül. Egy gyakorlott tervező általában szűk helyeken is megtalálja a módját, hogy növelje a tartók hőállóságát. Ezzel szemben a sugárzó hőátadás a vákuumtér kis vastagságánál gyengén függ a szigetelő tér vastagságától, szigetelő tulajdonságai a közelítésnek köszönhetően kismértékben is javulnak.

A hőátadás bármely falon keresztül egy melegebb hűtőközegről egy másik, hidegebb hűtőfolyadékra viszonylag összetett jelenség. Ha például egy párologtató csőkötegét vesszük, amelyet füstgázok fűtenek, akkor három alapvető hőátadási mód van, amelyeket a főnek tekintünk. A füstgázokból származó hő vezetés, konvekció és sugárzás útján kerül a nyalábcsövekbe. A hőátadás a csövek falán csak vezetés útján történik, és a cső belső felületéről a

A hővezető képesség az anyagot alkotó atomok és molekulák mozgása és ütközése révén történő hőátadással jár. Ez analóg a diffúziós folyamattal, amelyben az anyag átvitele hasonló mechanizmussal történik. A konvekció a hő átadása nagy molekula-aggregátumok mozgásán keresztül, azaz lényegében hasonló a keverési folyamathoz. A konvekciós hőátadás nyilvánvalóan csak folyadékokban és gázokban valósulhat meg, míg szilárd anyagokban a hővezetés a fő hőátadás. Folyadékokban és gázokban a konvekció mellett a hővezetés is megfigyelhető, de az első sokkal gyorsabb folyamat, és általában teljesen elfedi a második folyamatot. Mind a hővezetés, mind a konvekció anyagi közeget igényel, és nem jöhet létre teljes vákuumban. Ez rávilágít a fő különbségre e két folyamat és a sugárzási folyamat között, amely a legjobban vákuumban megy végbe. Precíz folyamat, amely sugárzással energiát ad át az üres téren, még nem sikerült megállapítani, de célunk szerint célszerű úgy tekinteni, hogy ez egy pusztán hipotetikus közegben (éterben) történő hullámmozgáson keresztül történik. Úgy gondolják, hogy az anyag belső energiája átadódik az éter hullámmozgásába, ez a mozgás minden irányba terjed, és amikor a hullám ütközik az anyaggal, az energia átadható, visszaverődik vagy elnyelhető. Felszívódva háromféleképpen növelheti a szervezet belső energiáját: 1) kémiai reakciót okozva,

A magas hőmérsékletű folyamatokban, mint az üvegolvasztás, a téglaégetés, az alumínium olvasztás stb., ahol a füstgázok hőmérséklete elkerülhetetlenül magas, a hasznosan felhasznált tüzelőanyag-hő mennyisége az égés teljes hőmérlegében kis része (pl. az előző példa - 36% a kemence falaiból származó sugárzás miatti veszteségek figyelembevétele nélkül). Ezért be ez az esetÜzemanyag-megtakarítás érhető el a hővisszanyerő eszközök, például a tüzelőanyag elégetéséhez szállított levegő felmelegítésére szolgáló rekuperátorok vagy a hulladékhő-kazánok használatával további gőz előállítására, valamint a jobb hőszigeteléssel, amely csökkenti a sugárzási veszteségeket, hővezető képességet. és konvekcióval külső felület kemence falait a környező területre.

A hőátadás a magban, a köztes közegben és a köztük lévő határokon az anyag szilárd magjának elemének hővezető képességén keresztül történik, az egyik szilárd részecske hőátadása a szomszédos részecske közvetlen érintkezési pontjain, molekuláris hővezetés a részecskék közötti réseket kitöltő közegben, hőátadás a szilárd részecskék határain külső környezet sugárzás részecskéről részecskére köztes közegen keresztül, gáz és a részecskék között lévő nedvesség konvekciója.

A vákuumkondenzált rétegek rendkívül érzékenyek képződésük körülményeire, különösen az aljzat hőmérsékletére, a kondenzáció intenzitására, a kondenzált gáz hőmérsékletére, valamint a sugárzással és a hővezető képességen keresztül a kondenzációs felületre juttatott hőáram erejére. a maradék gázból.

A fentiekkel kapcsolatban világos, hogy a kondenzátum hővezető képessége az (5.52) egyenletben nem egy monolit test, hanem egy erősen diszpergált anyag termikus jellemzője. Ez az anyag - a kondenzátum egy csontvázból - egy csontvázból áll, amely hatalmas számú szilárd részecskék - kristályok gyűjteménye, amelyeket maradék gázzal töltött rések választanak el. Egy ilyen összetett anyagban a hőátadás már nem korlátozódik egy szilárd test hővezető képességére, hanem az egyes részecskék mentén - a hővezető képesség miatt a hőátadó anyag szilárd vázának egy eleme - hőátadással történik. az egyik szilárd részecskéről a szomszédos részre közvetlen érintkezésük helyén; a maradék gáz hővezető képessége a pórusokban és a sugárzási részecskék közötti üregekben részecskéről részecskére.

Általános rendelkezések. A technológiában gyakran kell megküzdenünk a hőátadás ilyen eseteivel, amikor az a hőmérséklet környezet amellyel ez a felület hőt cserél, és nem a falfelület hőmérsékletét. Összehasonlítva a hővezető képességgel és a szilárd anyagok hősugárzásával, a környező folyékony vagy gáznemű közegből a falfelületre konvekció útján történő hőátadás problémája sokkal összetettebb, ezért nagymértékben még mindig messze van máig megoldódik. Amikor a szilárd testből folyadékba vagy gázba történő hőátadásról van szó, akkor a hővezetésből adódó hőátadás nagyságrendileg háttérbe szorul a konvekciós hőátadáshoz képest. Utóbbi, mint fentebb már említettük, abban áll, hogy a fal melletti mozgó folyadék- vagy gázrétegben az ebben meglévő áramlás miatt

A hő átadása egyik testről a másikra történhet vezetésen, konvekción és hősugárzáson keresztül.

Sok szilárd és folyékony polimer szinte teljesen át nem eresztő infravörös sugárzás, így a beeső energiát a test elnyeli és a felületén hővé alakítja. Egy bizonyos mennyiségű hő azonban így is azonnal elfogy a környezetben konvekció és sugárzás révén. Az elnyelt hő a vezető hőátadás folyamata révén eloszlik a testben. A sugárzási energiával felmelegített testben a hőmérséklet-eloszlás nemcsak a hőáramtól függ, hanem az anyag hővezető képességétől és a felület konvektív hőveszteségétől is.

A hőátadás az alábbiakban felsorolt ​​három módszer egyikével vagy ezek kombinációjával valósítható meg. Ezek a módszerek alig fújnak 1) hővezetést, 2) konvekciót és 3) sugárzást

Az egyik leggyakoribb és legrégebbi (1880-ban javasolt) a termokonduktometriás módszer. A termokonduktometriás gázanalizátorok működése a függőségen alapul elektromos ellenállás a vezetőt körülvevő keverék hővezető képességéből adódóan nagy hőmérsékleti ellenállási együtthatójú vezető. A hő átadása gázközegben vezetés, konvekció és sugárzás útján történik. A gáz hővezető képessége az összetételétől függ. A konvekciós és sugárzási hőátadás részarányát igyekeznek csökkenteni vagy stabilizálni.

Így az adott hűtőben keringő víz hőátadással hűthető légköri levegő, és a hő egy része a víz felszíni elpárolgása következtében - a víz egy részének gőzzé alakulása és ennek a gőznek a levegőbe diffúzióval történő átvitele, más része - a víz felszíni elpárolgása következtében adódik át. víz és levegő, azaz érintkezés útján történő hőátadás (hővezetés és konvekció). A vízből nagyon kis mennyiségű hőt von el a sugárzás, amit általában nem vesznek figyelembe a hőmérlegben. Ezzel egyidejűleg hő áramlik be a lehűtött vízbe napsugárzás, ami olyan kicsi, hogy a hűtőtornyok és a permetező tavak hőmérlegében elhanyagolható.

A hő átvitele a melegebb testekről a kevésbé felmelegedett testekre vezetésen, konvekción és hősugárzáson keresztül történik. -

A sugárzás és a hővezetés miatti hőátadási folyamatok összehasonlítása. A hővezető képesség a test mikrorészecskéinek mozgásából adódik, a sugárzás általi hőcsere elektromágneses hullámok vagy fotonok segítségével történik. Vákuumban nincs hővezető képesség. A testek közötti sugárzással történő hőcsere anyagi közeg jelenlétében és hiányában is megtörténik. Ha a közeg nem nyeli el a sugárzást, akkor a hőmérséklete nem befolyásolja a hőátadás folyamatát. Például meggyújthat egy fából készült tárgyat, ha jégből készült lencsével fókuszálja a napsugarakat.

A tüzelőanyag elégetése hőkibocsátással és -átadással, valamint veszteséggel, pontosabban a hőnek a környezetbe történő eloszlásával jár együtt. A hőátadás konvekcióval, azaz közvetlenül mozgó gázárammal, valamint szilárd részecskék áramával történik. Ezenkívül hőátadás történik a gázon belül, és a részecskék hővezetésen és sugárzáson keresztül áramlanak. A gáz- és részecskeközegben a hővezető képesség, valamint a molekuláris diffúzió mozgásuktól függetlenül megtörténik. A diffúzióból és hővezető képességből adódó fluxus, tömeg és hő együttesen keletkezik gradiensek - hőmérséklet és koncentráció (pontosabban az x kémiai potenciál) - jelenlétében, és kölcsönösen határozzák meg lineáris függvényekés y7 (lásd V. és VI. fejezet). De a gyakorlatban elhanyagolható a koncentráció gradiens miatti hőátadás, valamint a hőmérséklet gradiensből adódó tömegátadás (termikus diffúzió).

A T - onst izoterm áramlásra és a p = pRT összefüggésből a (3a) képlet - 1-ben következik. Adiabatikus áramlás esetén azt feltételezzük, hogy a hő csak konvekción keresztül történik (nincs sem hővezetés, sem sugárzás ), míg a ( 21) képletben dQ = O van. Egyetlennek

Több kilowatt. Egy segédáramkör segítségével szikra jön létre, amely meghatározott mennyiségű iont hoz létre, majd mágneses indukció segítségével erős gyűrűáram keletkezik az ionizált gázban. A kapott plazmát több tízezer Kelvin-fokra hevítik, ami sokkal magasabb, mint az a hőmérséklet, amelyen a kvarcüveg meglágyul. Nyilvánvalóan meg kell találni a módját, hogy megvédjük a forrást az önmegsemmisítéstől, amelyet hűtőfolyadékként működő argonárammal érnek el. A külső csőből (9-6. ábra) tangenciálisan nagy sebességgel argont táplálnak be, örvényáramot hozva létre (az ábrán látható), és a hőmérséklet csökken. A forró plazma a toroid alakú falaktól bizonyos távolságban stabilizálódni szokott, ami szintén megakadályozza a túlmelegedést. A mintát permetezőben permetezzük (az ábrán nem látható), és egy lassú argonáramlással a központba (a pogácsa lyukába) visszük. Itt a hővezető képesség és a sugárzás miatt felmelegszik 7000 K-ig, és teljesen porlasztott és gerjesztett. A meghatározott atomok ionizáció miatti elvesztése nehézségek forrása a plazma AAS) nem játszik szerepet az ICP spektroszkópiában. nagy szerepet könnyebben ionizálható argonatomok jelenléte miatt.

A gázelegy a katalizátorszemcsék közötti csatornákon keresztül áramlik. Ebben az esetben hő- és tömegátadás megy végbe a részecskék és az áramlás között. Az áramlás magjában a tömeg- és hőátadás főként konvekció hatására megy végbe, mivel az áramlás általában turbulens, a felszín közelében lamináris határréteg található, amelyben a gáz sebessége a granulátum felülete közelében nullára csökken. . A reagensek és reakciótermékek szállítása rajta keresztül a felülettel ellentétes irányban molekuláris diffúzióval, a hő pedig hővezető képességgel történik. A hőátadás az érintkezési felületen keresztül a részecskéktől a részecskékig történő hővezetésen és a részecskék közötti sugárzáson keresztül is megtörténhet.

Háromféle hőátadás létezik: vezetés, konvekció és sugárzó hő. A hővezető képesség a különböző hőmérsékletű részecskék közötti közvetlen érintkezés során bekövetkező hőátadás jelensége. Ez a típus magában foglalja a hőátadást szilárd anyagokban, például a készülék falán keresztül. A konvekció a folyadék vagy gáz részecskéinek átszúrásával és összekeverésével történő hőátadás jelensége. A hőátadás sugárzáson keresztül is végrehajtható - az energia, például a fény elektromágneses hullámok formájában történő átvitele.

A tüzelőanyag elégetésének (elgázosításának) folyamatában fontos szerepet játszik a szilárd és gázfázis kölcsönös mozgásának iránya. A gáz- és tüzelőanyag-áramok mozgásának megszervezésére két séma létezik: egyenáramú és ellenáramú. A gáz- és tüzelőanyag-áramok közvetlen áramlási rendszerében a reagensek termikus előkészítése kevésbé intenzíven, forró gázok részvétele nélkül, és főként az égési zónából hővezetéssel és -sugárzással történő hőátadáson keresztül történik. Az ellenégető sémában a tüzelőanyag megbízhatóbb gyulladását érik el, mivel a fűtési hőátadás a forró gázokból származó konvekcióval és a forró felületek hővezető képességével történik.

Megjegyzendő, hogy a diszpergált anyagokkal kapcsolatban a hővezető képesség fogalma csak feltételesen használható, ha ez a fogalom nemcsak vezető hőátadást (vagyis a megfelelő hővezetőképességet), hanem a konvekción és sugárzáson keresztül történő hőátadást is jelenti. Így a diszpergált közegekre meghatározott hővezetési együttható egy bizonyos érték, amely egyenértékű a Fourier-egyenletben szereplő hővezetőképességi együtthatóval, ha általánosságban ez az egyenlet alkalmazható az adott körülmények között (vagyis ha a hőátadás folyamata a felsoroltakon keresztül történik) mechanizmusok pontosan leírhatók ezzel az egyenlettel). Ezért helyesebb ezt az értéket a hővezetési tényező ekvivalens együtthatójának nevezni (lásd a II. fejezetet stb.). Ezt szem előtt tartva azonban a rövidség kedvéért megtartjuk az általánosan elfogadott hővezetési kifejezést.

Ezek a kutatók összehasonlították adataikat a részecskeaggregátumok effektív hővezető képességének kifejezésével. Mayerhez hasonlóan azt mondják, hogy az effektív hővezető képesség bármely felületen megegyezik a levegő és az üzemanyag átlagos hővezető képességével a felület azon részére vonatkoztatva, amelyet mindegyik felület borít, és hogy az ekvivalens hővezető képesség a fekete test sugárzásából származik üregek. Ezzel az egyenlettel, az általa megengedett egyszerűsítéssel Mayer képes volt kifejezni a tüzelőanyag-réteg effektív hővezető képességét a tüzelőanyag valós hővezető képességével, az üregek térfogatával, a tonnás élőréteg hőmérsékletével. és a legnagyobb részecskék átmérője. Az üregeket kitöltő gáz vezetőképességét annak elemzési adatai tartalmazzák különböző részekés közvetlenül nem található. A kokszágy effektív hővezető képességét 815°-on 50%-os üregtérfogat mellett 2,54 C/I felső szemcseméret-határral adjuk meg ezzel a kifejezéssel adott nagyságrendi indexként, amelyet 0,00414-nek határoztunk meg. A tüzelőanyag valódi hővezető képessége olyan kis része (kb. 5%) az effektívnek, hogy a teljes réteg effektív hővezető képessége nagymértékben független a felhasznált tüzelőanyagtól.

Általános rendelkezések. A technikában gyakran kell ilyen hőátadási esetekkel számolni, amikor a környezeti hőmérsékletet adják meg, és nem a falfelület hőmérsékletét. A hővezetéssel és a hősugárzással összehasonlítva a környező folyékony vagy gáznemű közegből a falfelületre konvekció útján történő hőátvitel sokkal összetettebb és még nem vizsgált folyamat. Amikor a hő szilárd anyagból folyadékba vagy gázba megy át, a hővezető képességből adódó hőátadás a konvekciós hőátadáshoz képest nagyságrendileg háttérbe szorul. Ez utóbbi abban áll, hogy a fal melletti mozgó folyadék- vagy gázrétegben az ebben a rétegben meglévő áramlás miatt mindenki érintkezik a fallal. idő új. és új részecskék, amelyek ily módon vagy magukkal hordják a hőt, vagy a falnak adják, amellyel érintkeznek. Ez a konvektív átvitel

Ismert hőmérsékletre és az égő helyére kell helyezni. Ily módon meg lehetett kapni a láng spektrális fényességének értékét, és így Kirchhoff törvénye szerint a fekete test spektrális fényességét is a láng hőmérsékletével azonos hőmérsékleten. Ezt a hőmérsékletet hasonlítottuk össze a láng hőmérsékletével, amelyet a következőképpen mértünk: A lángon kívül elhelyezkedő vékony platina-ródium huzalt áram átvezetésével melegítettük, sugárzási energiáját pedig termopillérrel mértük különböző hőmérsékleteken. Ez utóbbiakat optikai pirométerrel mértük. Ennek alapján a hőmérséklet függvényében sugárzási energiagörbét állítottunk fel (a huzal hosszának watt per centiméterében). Ezután a vezetéket bevezették a lángba, és megmérték a hőmérsékletét a különböző értékekhez elektromos energia. Innen egy másik görbe készült, amely az energiaellátást (watt per centiméter vezetékhosszban) fejezi ki a hőmérséklet függvényében. Egy bizonyos hőmérsékleten ezek a görbék metszik egymást. Huzalsugárzás esetén a láng gyakorlatilag átlátszó. Ez a huzal viszonylag alacsony emissziós képességéből következik a láng infravörös abszorpciós sávjainak tartományában, és az i jro-n kívül közvetlen kísérlettel is megerősítették. Ezért ezen a hőmérsékleten a köles által kibocsátott energia mennyisége megegyezik a szolgáltatott elektromos energia mennyiségével. Erre csak akkor kerülhet sor, ha az energia nem vész el, és nem hővezetés vagy konvekció útján jut el a huzalhoz, pl. ha a vezeték és a gázláng hőmérséklete azonos. Ezért a metszéspont határozza meg a gázláng hőmérsékletét.

A párolgás során a csepp lehűl. Tekintettel a hővezetés és a diffúzió jelenségei közötti analógiára (elhanyagoljuk a konvekción és sugárzáson keresztül történő hőátadást, feltételezve, hogy egy gáznemű közeg R hővezető képessége független a hőmérséklettől és a gőzkoncentrációtól, azaz l \u003d onst) tud írni egy stacionárius hőmérséklet-eloszlásra az egyenlet gömbes esése közelében, hasonló (4.3)

Muraur nem adott teljes kvantitatív elméletet, inkább összekapcsolta az eredményeket egy nagy szám az égési folyamat minőségi képével kísérletez. Az éghető gázkeveréket előállító tüzelőanyag felületi bomlását tekintjük az égési sebességet meghatározó szakasznak, és az olyan paramétereket, mint a nyomás, a kezdeti hőmérséklet, a láng hőmérséklete, a robbanáshő és a sugárzás, úgy értelmezzük, mintha ezek befolyásolták volna ezt a kezdeti bomlást. . Az energia átvitele a lángból a tüzelőanyag felületére a nyomással arányos hővezetési folyamaton és a nyomástól nem függő sugárzási folyamaton keresztül történik. Ez a következő törvényt adja az égési sebességre

Tárgy: fizika és csillagászat

Osztály: 8 rus

Téma: Hővezetés, konvekció, sugárzás.

Az óra típusa: Kombinált

Az óra célja:

Képzés: mutassa be a hőátadás fogalmát, a hőátadás fajtáival, magyarázza el, hogy a hőátadás bármilyen típusú hőátadásnál mindig egy irányba megy; hogy a belső szerkezettől függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő, hogy a fekete felület a legjobb kibocsátó és a legjobb energiaelnyelő.

Fejlesztés: a tárgy iránti kognitív érdeklődés kialakítása.

Oktatási: a felelősségtudat, a gondolatok hozzáértő és világos kifejezésének képessége, az önmegtartóztatás és a csapatmunka képessége

Interdiszciplináris kommunikáció: kémia, matematika

Segédeszközök: 21-30 rajz, hővezetési táblázat

Technikai oktatási segédanyagok: _______________________________________________________

_______________________________________________________________________

Az óra szerkezete

1. Oóraszervezés(2 perc.)

Diákok köszöntése

A tanulók látogatottságának és az osztály tanórára való felkészültségének ellenőrzése.

2. Házi feladat felmérése (15 perc) Téma: Belső energia. A belső energia megváltoztatásának módjai.

3. Új anyag magyarázata. (15 perc)

A belső energia megváltoztatásának azt a módszerét, amelyben egy nagyobb mozgási energiájú, jobban felhevült test részecskéi egy kevésbé fűtött testtel érintkezve közvetlenül adják át az energiát egy kevésbé felhevült test részecskéinek ún.hőátadás Háromféle hőátadás létezik: vezetés, konvekció és sugárzás.

Az ilyen típusú hőátadásnak megvannak a saját jellemzői, azonban mindegyikük hőátadása mindig egy irányba megy: forróbb testről hidegebbre . Ugyanakkor a forróbb test belső energiája csökken, a hidegebbé pedig nő.

Azt a jelenséget, amikor a test melegebb részéből egy kevésbé fűtöttre vagy egy forróbb testből egy kevésbé felhevültbe közvetlen érintkezés vagy közbenső testek útján energiaátadás történik ún.hővezető.

Szilárd testben a részecskék állandóan rezgőmozgásban vannak, de nem változtatják meg egyensúlyi állapotukat. Ahogy a test hőmérséklete melegítés közben emelkedik, a molekulák intenzívebben kezdenek oszcillálni, ahogy a mozgási energiájuk is nő. Ennek a megnövekedett energiának egy része fokozatosan egyik részecskéből a másikba kerül, azaz. az egyik testrészről a szomszédos testrészekre stb. De nem minden szilárd anyag ad át energiát egyformán. Ezek közé tartoznak az úgynevezett szigetelők, amelyekben a hővezetési mechanizmus meglehetősen lassan megy végbe. Ide tartozik az azbeszt, karton, papír, filc, ranit, fa, üveg és számos más szilárd anyag. A medb és az ezüst magas hővezető képességgel rendelkezik. Jó hővezetők.

A folyadékok alacsony hővezető képességgel rendelkeznek. Folyadék melegítése során a belső energia a melegebb területről a kevésbé felmelegedett területre kerül át molekulák ütközésével és részben diffúzióval: a gyorsabb molekulák behatolnak egy kevésbé melegített tartományba.

A gázokban, különösen a ritkábbakban, a molekulák kellően nagy távolságra vannak egymástól, így hővezető képességük még a folyadékokénál is kisebb.

A tökéletes szigetelő vákuum , mert hiányoznak belőle a belső energia átviteléhez szükséges részecskék.

A belső állapottól függően a különböző anyagok (szilárd, folyékony és gáznemű) hővezető képessége eltérő.

A hővezető képesség az anyag energiaátvitelének természetétől függ, és nincs összefüggésben magának az anyagnak a testben való mozgásával.

Ismeretes, hogy a víz hővezető képessége alacsony, és amikor a víz felső rétegét felmelegítik, az alsó réteg hideg marad. A levegő még rosszabbul vezeti a hőt, mint a víz.

Konvekció - ez egy hőátadási folyamat, amelyben az energiát folyadék- vagy gázsugarak adják át.A konvekció latinul azt jelenti"keverés". A konvekció szilárd anyagokban hiányzik, és nem vákuumban megy végbe.

A mindennapi életben és a technológiában széles körben használt kovekció az természetes vagy ingyenes .

Ha folyadékokat vagy gázokat kevernek össze szivattyúval vagy keverővel, hogy egyenletesen keveredjenek, akkor konvekciót nevezünk kényszerű.

A hűtőborda egy lapos, hengeres fémtartály, amelynek egyik oldala fekete, a másik fényes. Benne levegő van, amely felmelegedve kitágulhat és kijuthat a lyukon keresztül.

Abban az esetben, ha egy felhevült testről a szem számára láthatatlan hősugarak segítségével jut el a hő a hűtőbordára, a hőátadás típusát ún.sugárzás vagy sugárzó hőátadás

Átvenni A sugárzási energiát a test belső energiájává alakítják

Sugárzás (vagy sugárzó hőátadás) - az energia egyik testről a másikra történő átvitelének folyamata elektromágneses hullámok segítségével.

Minél magasabb a testhőmérséklet, annál nagyobb a sugárzás intenzitása. A sugárzás általi energiaátvitelhez nincs szükség közegre: a hősugarak vákuumon keresztül is terjedhetnek.

fekete felület-a legjobb kibocsátó és legjobb elnyelő, ezt követik a durva, fehér és polírozott felületek.

A jó energiaelnyelők jó, a rossz elnyelők pedig rossz energiakibocsátók.

4. Rögzítés:(10 perc)önvizsgálati kérdések, feladatok és gyakorlatok

feladatok: 1) Fém és üveg, víz és levegő hővezető képességének összehasonlítása, 2) Konvekció megfigyelése lakóterületen.

6. A tanulók tudásának felmérése (1 perc)

Fő irodalom: Fizika és csillagászat 8. évfolyam

További olvasnivaló: N. D. Bystko "Fizika" 1. és 2. rész

HŐVEZETÉS Öntsük azonos kapacitású alumínium- és üvegedényekbe forró víz. Az edények közül melyik melegszik fel gyorsan a beleöntött víz hőmérsékletére? Az alumínium gyorsabban vezeti a hőt, mint az üveg, így az alumínium serpenyő gyorsan felmelegszik a beleöntött víz hőmérsékletére

KONVEKCIÓ Az ipari hűtőszekrényekben a levegő hűtése csövek segítségével történik, amelyeken keresztül a lehűtött folyadék áramlik. Hol helyezkedjenek el ezek a csövek: a szoba tetején vagy alján? A helyiség hűtéséhez felül kell elhelyezni azokat a csöveket, amelyeken keresztül a lehűtött folyadék áramlik. A hideg csövekkel érintkező forró levegő lehűl, és az Arkhimédész-erő hatására leesik.

A hőátadás típusa A hőátadás jellemzői ábra Hővezető képesség Meghatározott időt igényel Az anyag nem mozdul el Atom-molekuláris energiaátadás Konvekció Az anyag sugárban kerül átadásra Megfigyelhető folyadékban és gázban Természetes, kényszerített Meleg felfelé, hideg lefelé Sugárzás Minden felhevült test sugároz teljes vákuumban végzett Kisugárzott, visszavert, elnyelt

A hőátadás egy spontán, visszafordíthatatlan energiaátviteli folyamat a felhevültebb testekről vagy testrészekről a kevésbé felhevült testekre. A hőátadás egy test vagy testrendszer belső energiájának megváltoztatásának módja. A hőátadás meghatározza és kíséri a természetben, a technikában és a mindennapi életben zajló folyamatokat. Háromféle hőátadás létezik: vezetés, konvekció és sugárzás.

 Elmélet: A hővezetés az a jelenség, amikor a belső energia a test egyik részéből a másikba, vagy egyik testből a másikba kerül, azok közvetlen érintkezésével.
Minél sűrűbben helyezkednek el a molekulák egymáshoz képest, annál jobb a test hővezető képessége. (A hővezető képesség a fajlagos hő test)
Tekintsük a kísérletet, a szegfűt viasz segítségével fémrúdhoz rögzítjük. Az egyik végén egy spirituszlámpát hoztak a rúdra, idővel hő terjed a rúdon, a viasz megolvad és a szegfűszeg leesik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy hevítéskor a molekulák gyorsabban kezdenek mozogni. Az alkohollámpa lángja felmelegíti a rúd egyik végét, az innen érkező molekulák gyorsabban kezdenek oszcillálni, összeütköznek a szomszédos molekulákkal, és energiájuk egy részét átadják nekik, így a belső energia egyik részről a másikra kerül át.

A konvekció a belső energia átvitele folyadék- vagy gázrétegekkel. A konvekció szilárd anyagokban lehetetlen.
A sugárzás a belső energia sugarak általi átvitele (elektromágneses sugárzás).

Gyakorlat:

Megoldás:
Válasz: 2.
1) Egy turista csendes időben tüzet gyújtott. A tűztől bizonyos távolságra a turista melegnek érzi magát. Milyen módon zajlik főként a tűzből a turistának történő hőátadás?
1) vezetéssel
2) konvekcióval
3) sugárzással
4) vezetés és konvekció útján
Megoldás (köszi Alena): sugárzáson keresztül. Mivel az energiát ebben az esetben nem a hővezető képesség adta át, mert levegő volt az ember és a tűz között - rossz hővezető. A konvekció itt sem figyelhető meg, mivel a tűz az ember mellett volt, és nem alatta, ezért ebben az esetben az energiaátadás sugárzással történik.
Válasz: 3
Gyakorlat: Az anyagok közül melyik normál körülmények között a legjobb hővezető képességgel rendelkezik?
1) víz 2) acél 3) fa 4) levegő
Megoldás: A levegő hővezető képessége rossz, mert a molekulák közötti távolság nagy. Az acélnak van a legkisebb hőkapacitása.
Válasz: 2.
Oge feladat fizikában (fipi): 1) A tanár a következő kísérletet végezte el. Két azonos méretű (bal oldalon réz, jobb oldalon acél) rudat, amelyekhez paraffinnal rögzített szegfű, a végéről spirituszlámpával melegítettek (lásd az ábrát). Melegítéskor a paraffin megolvad és a szegfűszeg leesik.


Válasszon ki a javasolt listából két olyan állítást, amelyek megfelelnek a kísérleti megfigyelések eredményeinek. Sorold fel a számukat.
1) A fémrudak felmelegedése főként sugárzás hatására történik.
2) A fémrudak felmelegedése főként konvekcióval történik.
3) A fémrudak felmelegedése főként hővezetéssel történik.
4) A réz sűrűsége kisebb, mint az acél sűrűsége.
5) A réz hővezető képessége nagyobb, mint az acél hővezető képessége
Megoldás: A fémrudak felmelegedése főként hővezetéssel történik, a belső energia átmegy a rúd egyik részéből a másikba. A réz hővezető képessége nagyobb, mint az acélé, mivel a réz gyorsabban felmelegszik.
Válasz: 35

Oge feladat fizikából (fipi): Két egyforma jégtömböt hoztak a fagyból egy meleg szobába. Az első rudat gyapjúsálba tekerték, a másodikat nyitva hagyták. A rudak közül melyik melegszik fel gyorsabban? Magyarázza meg a választ.
Megoldás: A második rúd gyorsabban felmelegszik, a gyapjúsál megakadályozza a belső energia átadását a helyiségből a rúdba. A gyapjú nem jól vezeti a hőt, rossz a hővezető képessége, ezért a jégtömb lassabban melegszik fel.

Oge feladat fizikából (fipi): Milyen színű a forró vízforraló - fekete vagy fehér - mással egyenlő feltételekkel gyorsabban lehűl és miért?
1) fehér, mivel intenzívebben nyeli el a hősugárzást
2) fehér, mivel a hősugárzás intenzívebb
3) fekete, mivel intenzívebben nyeli el a hősugárzást
4) fekete, mivel a hősugárzás intenzívebb
Megoldás: A fekete testek jobban elnyelik a hősugárzást, például a fekete tartályban lévő víz gyorsabban melegszik fel a napon, mint a fehérben. A fordított folyamat is igaz, a fekete testek gyorsabban hűlnek le.
Válasz: 4

Oge feladat fizikából (fipi): NÁL NÉL szilárd anyagok hőátadás történhet úgy
1) hővezető képesség
2) konvekció
3) konvekció és hővezetés
4) sugárzás és konvekció
Megoldás: Szilárd anyagokban a hőátadás csak vezetés útján valósítható meg. Szilárd testben a molekulák az egyensúlyi helyzet közelében vannak, és csak körülötte tudnak oszcillálni, így a konvekció lehetetlen.
Válasz: 1

Oge feladat fizikából (fipi): Melyik bögréből - fémből vagy kerámiából - könnyebb forró teát inni anélkül, hogy megégetné az ajkakat? Mondd el miért.
Megoldás: A fémbögre hővezető képessége magasabb, és a forró tea hője gyorsabban átkerül az ajkakra, és jobban ég.

Az anyagot alkotó molekulák és atomok intenzív kaotikus mozgása határozza meg. A hőmérséklet a molekulamozgás intenzitásának mértéke. Egy test adott hőmérsékleten birtokolt hőmennyisége a tömegétől függ; Például ugyanazon a hőmérsékleten egy nagy csésze víz több hőt tartalmaz, mint egy kicsi, és egy vödör hideg víz több lehet, mint egy csésze forró vízben (bár a vödörben lévő víz hőmérséklete alacsonyabb). A melegség játszik fontos szerep az emberi életben, így testének működésében is. Az élelmiszerben található kémiai energia egy része hővé alakul, aminek köszönhetően a testhőmérséklet 37 Celsius-fok közelében marad. Az emberi szervezet hőháztartása a környezeti hőmérséklettől is függ, és az emberek kénytelenek sok energiát fordítani télen a lakó- és ipari helyiségek fűtésére, nyáron a hűtésére. Ennek az energiának a nagy részét adják termikus gépek, mint például kazántelepek és gőzturbinák olyan erőművekben, amelyek fosszilis tüzelőanyagot (szén, olaj) használnak és villamos energiát termelnek.

A 18. század végéig. a hőt anyagi anyagnak tekintették, mivel úgy gondolták, hogy a test hőmérsékletét a benne lévő "kalória-folyadék" vagy "kalória" mennyisége határozza meg. Később B. Rumford, J. Joule és más korabeli fizikusok zseniális kísérletekkel és okoskodással cáfolták a "kalória" elméletet, bebizonyítva, hogy a hő súlytalan, és bármilyen mennyiségben hozzá lehet jutni, pusztán azért, mert mechanikus mozgás. A hő önmagában nem anyag – csupán atomjai vagy molekulái mozgásának energiája. A modern fizika a hőnek ehhez a felfogásához ragaszkodik.

Hőátadás- ez a hő átadása a testen belül vagy egyik testről a másikra a hőmérsékletkülönbség miatt. A hőátadás intenzitása az anyag tulajdonságaitól, a hőmérséklet-különbségtől függ, és engedelmeskedik a kísérletileg megállapított természeti törvényeknek. Hatékony fűtési vagy hűtési rendszerek, különféle motorok, erőművek, hőszigetelő rendszerek létrehozásához ismerni kell a hőátadás elveit. Egyes esetekben a hőcsere nem kívánatos (olvasztó kemencék, űrhajók hőszigetelése stb.), míg más esetekben a lehető legnagyobbnak kell lennie (gőzkazánok, hőcserélők, konyhai eszközök).

ahol, mint korábban, q- hőáram (joule per másodpercben, azaz W-ban), A- a sugárzó test felülete (m 2-ben), és T 1 és T 2 - a sugárzó test és a sugárzást elnyelő környezet hőmérséklete (kelvinben). Együttható s Stefan-Boltzmann állandónak nevezzük, és egyenlő (5,66961 x 0,00096) x10 -8 W / (m 2 DK 4).

A hősugárzás bemutatott törvénye csak egy ideális radiátorra - az úgynevezett abszolút fekete testre - érvényes. egyik sem igazi test nem az, bár a lapos fekete felület tulajdonságaiban megközelíti az abszolút fekete testet. A könnyű felületek viszonylag gyengén sugároznak. A számos „szürke” test idealitásától való eltérés figyelembevétele érdekében a Stefan-Boltzmann törvényt leíró kifejezés jobb oldalán egynél kisebb együtthatót, az emissziós tényezőt vezetünk be. Lapos fekete felület esetén ez az együttható elérheti a 0,98-at, a polírozott fémtükör esetében pedig nem haladja meg a 0,05-öt. Ennek megfelelően a sugárzáselnyelő képesség fekete testnél magas, tükörtesteknél alacsony.

A lakó- és irodahelyiségeket gyakran kisméretű elektromos hőleadókkal fűtik; spiráljuk vöröses fénye a spektrum infravörös részének széléhez közel látható hősugárzás. A helyiség fűtése hővel történik, amelyet főként a sugárzás láthatatlan, infravörös része visz. Az éjjellátó készülékek hősugárforrást és infravörösre érzékeny vevőt használnak, amely lehetővé teszi a sötétben való látást.

Erőteljes hőenergia-kibocsátó a Nap; 150 millió km távolságban is felmelegíti a Földet. Intenzitás napsugárzás 1,37 W/m 2, amelyet évről évre rögzítenek a világ számos részén található állomások. A napenergia az élet forrása a Földön. A leghatékonyabb felhasználási módok után kutatnak. Napelemeket hoztak létre a házak fűtésére és a háztartási szükségletek villamosenergia-termelésére.