Когато изследваме процесите на топлообмен, които протичат в две тела с различни температури, правим качествено изследване на топлопреминаването, което може да възникне при проводимост, облъчване и конвекция. Въпреки това, когато правим този тип проучване, ние не се занимаваме с определянето на стойността на количеството топлина, което се предава от едно тяло на друго. След това ще се научим как да изчисляваме количеството топлина, участващо в процесите на проводимост и облъчване.
Шофиране
Топлинен поток между две тела
Нека разгледаме две тела с различни температури T1 и Т2, бидейки Т2> Т.1. Ако обединим тези две тела с метална пръчка с еднакъв участък А и дължина L, ще се получи топлопроводимостта на по-голямото тяло. температура за тялото с най-ниска температура, определяйки, че ΔQ е количеството топлина, което преминава през лентата в даден диапазон от време t. Извиква се коефициентът между количеството топлина и интервала от време топлинен поток, което е представено с гръцката буква fi (Φ) и математически може да бъде написано по следния начин:
Ако металната пръчка, която свързва двете тела, е заобиколена от изолатор, се проверява, че след определено време тази шина достига ситуацията, наречена стабилно състояние, което се характеризира с еднакъв топлинен поток във всяка точка на бара. В резултат на този факт лентата достига температура, която е постоянна в цялата лента и не се променя с времето.
Експериментално е възможно да се провери дали топлинният поток е:
• Прямо пропорционална на площта на участъка на бара, който свързва двете тела;
• Прямо пропорционална на температурната разлика между двете тела;
• Обратно пропорционално на дължината на пръта, свързващ телата.
Присъединявайки се към тези три проверки и въвеждайки константа на пропорционалност, можем да напишем следното математическо уравнение:
Където K е постоянна характеристика на материала, който изгражда лентата и се нарича топлопроводимост. Колкото по-голяма е стойността на тази константа, толкова по-голям е топлинният поток, който барът провежда.
Радиация
Знаем, че преносът на топлина чрез проводимост и конвекция изисква наличието на материална среда, за да се случи. При радиационния процес се случва обратното, тоест този процес не се нуждае от средства за възниква пренос на топлина между две тела, както например преносът на топлина между Слънцето и Земята.
Най-общо казано, когато чаша получава определено количество лъчиста енергия, например радиация от слънцето, тялото поглъща част от тази радиация, а останалата част се отразява. Знаем, че тъмните тела имат способността да абсорбират по-лъчиста енергия от светлите тела.
Да разгледаме тяло, чиято външна повърхност има площ А и което излъчва през тази област общо излъчване на мощност P, което е енергията, излъчена за единица време за всички повърхност. Следната математическа връзка се нарича сияние или излъчваща сила (R) на тялото:
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
R = P / A
А неговата единица в Международната система от единици е W / m2.
В средата на 20 век обаче австрийските учени Дж. Стефан и Л. Експериментално Болцман стигна до заключението, че сиянието на тялото е пропорционално на четвъртата степен на неговата температура в Келвин, т.е. R = σT4. Където σ се нарича константа на Стефан-Болцман и се държи при SI σ = 5,67 x 10-8W / m2К4. Това е проверено за истинско тяло, тоест тела, които напълно поглъщат или отразяват цялата радиация. Когато тялото не е реално, уравнението, описано от Стефан-Балцман, се добавя чрез константа, наречена излъчвателна способност, като по този начин: R = еσT4. Това е Законът на Стефан-Болцман и чрез него можем да изчислим сиянието на всяко тяло, когато знаем неговата температура и неговата излъчвателна способност.
От MARCO Aurélio da Silva
Училищен отбор на Бразилия
Термология - Физика - Бразилско училище
Искате ли да се позовавате на този текст в училище или академична работа? Виж:
SANTOS, Марко Аурелио да Силва. "Количествено изследване на топлопредаването"; Бразилско училище. Наличен в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. Достъп на 27 юни 2021 г.