הולכה תרמית או פשוט הולכה היא תהליך העברת חום המתרחש בתוך מוצקים, עקב a הֶבדֵלבטֶמפֶּרָטוּרָה. בנהיגה, ה אנרגיית תרמית מועבר בין אטומים ו מולקולות על אחד מוצק ללא העברת החומר, עד התנאי של שיווי משקל תרמי.
תופעה זו מתרחשת בכל החומרים, ללא קשר לתופעותיהם מצב פיזי, למרות יותרתָכוּףבמוצקים. זה קורה מכיוון שבמצב המוצק, המיקום הקבוע של האטומים, המסודרים בסריג גבישי, תומך בחילופי אנרגיה בין אטומים בשל התדירות שבה מתרחשים התנגשויות בין אלה חלקיקים.
תראהגַם:כל מה שאתה צריך לדעת על תרמולוגיה
כיצד מתרחשת הולכה תרמית?
התהליך של נְהִיגָהתֶרמִי מאופיין באינטראקציה בין אטומים של הרבה הבדליםטמפרטורות. כאשר אנו מחממים גוף, האטומים שלו מתחילים להתנודד במשרעת גדולה יותר. הָהֵן אטומים נסערים יותר להעביר חלק שלך אנרגיה קינטית לאטומים הסמוכים על ידי התנגשויות ותנודות, בדרך זו הם מאטים, בעוד ש פחות מנִסעָרלנצחמְהִירוּת. באמצעות מנגנון זה, חום מועבר בהדרגה מאזורי הטמפרטורה הגבוהה יותר אל אזורי הטמפרטורה הנמוכה יותר, עד שהמערכת כולה נמצאת באותה טמפרטורה.
לָנוּ גזים, למשל, העברת חום על ידי הולכה מתרחשת אך ורק באמצעות התנגשויות בין אטומים. לָנוּ מוצקים שאינם מתכתיים, הולכה תרמית מתרחשת באמצעות רעידות לאורך סריג הקריסטל של החומר. לָנוּ מוצקים מתכתיים - מוליכי החום הטובים ביותר - הולכה מתרחשת הן על ידי התפשטות רעידות בסריג הקריסטל והן על ידי תנועה כאוטית של אלקטרונים חופשיים.
מבודדים ומוליכים תרמיים
מצבים שונים של חומר מעבירים חום באמצעות מנגנונים שונים. החומרים שנקראו מנצחים, למשל, אלו המסוגלים להעביר חום עם גדול קלות - זה המקרה עם רוב מתכות. החומרים מבודדים, בתורם, הם אלה שמעכבים את מעבר החום, כגון פוליסטירן, א גוּמִי, ה עץ וכו '
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
הבדלים בין הולכה, הסעה וקרינה
נְהִיגָה, הולכת חום ו קְרִינָה הם שלוש צורות ההפצה השונות של חוֹם. הנקודה המשותפת בין שלושת התהליכים הללו היא שחייבת להיות א הֶבדֵלבטֶמפֶּרָטוּרָה בין גופים שונים או בנקודות שונות על אותו גוף.
ה נְהִיגָה, כאמור, זה מתרחש באמצעות מגע ישיר בין מולקולות, אשר, כאשר הם מתנגשים, עוברים אנרגיה קינטית למולקולות השכנות שלה. בסוג זה של העברת חום, אין שום תחבורה. הסעה, בתורם, מתרחשת אך ורק בנוזלים וכן נְהִיגָה, מתרחש רק באמצעים חומריים. ההבדל בין הולכה לבין הסעה הוא, שיש בהסעה תַחְבּוּרָהבפסטה על ידי זרמים קונווקטיביים. ה קְרִינָה וה לְהַעֲבִירבחוֹם לְכָל גלים אלקטרומגנטייםלכן, תהליך העברת חום זה יכול להתרחש בוואקום.
שטף חום או חוק פורייה
כמות החום המועברת בין שתי נקודות בתוך גופים, בכל שנייה, נקראת זְרִימָהבחוֹם. מושג זה נוגע למהירות העברת החום בתוך הגוף. לחומרים מסוימים יכולת רבה העברת חוםלכן אנו אומרים שהם מוליכים טובים של חום, מכיוון שהם מסוגלים להפיג אותו מהר יותר.
או זְרִימָהבחוֹם, שמוגדר כפונקציה של קבוע k, נמדד בוואט (W), על פי ה- מערכת היחידות הבינלאומית, אך ניתן למדוד אותו גם ב קלוריותלְכָלשְׁנִיָה. זרימת אנרגיה זו היא יַחֲסִי à הֶבדֵלבטֶמפֶּרָטוּרָה בין שתי נקודות של גוף ומתאים לכמות האנרגיה הזורמת, בצורת חום, לכל מטר מרובע של משטח, בפרק הזמן של שנייה אחת.
ה נוּסחָה משמש לחישוב הולכה תרמית, המכונה גם נוסחת שטף חום אוֹ חוֹקבפורייה הוא כדלקמן:
Φ - שטף חום (cal / s או W)
ש - חום (סיד או J)
t - מרווחי זמן)
שטח A (מ"ר או ס"מ)
ט2 ו- ת1 - טמפרטורת הנקודות 1 ו -2 (K או ºC)
k - מקדם מוליכות תרמית (J / s.m K או cal / s.cm.ºC)
או מקדם מוליכות תרמית (k) קובע אם גוף הוא מוליך טוב של חום. מקדם זה מתייחס למספר רב של תכונות של חומר, כגון טֶמפֶּרָטוּרָה,מדינהפִיסִיקַאִי,טוֹהַר,צְפִיפוּת וכו ' כמו כן, הנוסחה מראה כי כמות החום ש זורם באזור ה, במהלך תקופת זמן t, הוא פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה (ט2 ת1) בין שני הפנים של אזור זה וגם בְּיַחַס הָפוּךיַחֲסִי לעובי ו, שמפריד ביניהם. צפה בתרשים הבא, המציג את ההולכה התרמית במדיום מוצק, על פי המשתנים המוצגים:
תרגילים על הולכה תרמית
שאלה 1) במהלך יום שמש עוברת כמות גדולה של חום - בסביבות 180 קלור - דרך חלונות הרכב שחנה בחוץ במשך 15 דקות. קבע את זרימת החום דרך חלונות רכב זה במצב זה.
א) 10,000 קל / שנ
ב) 2000 קלוריות / שניות
ג) 50 קלוריות / שניות
ד) 300 קלוריות / שניות
ה) 500 קלוריות / שניות
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה:
כדי לפתור את התרגיל, פשוט חישבו את כמות החום שעוברת דרך חלונות הרכב בכל שנייה. שעון:
על פי החישוב כ -2,000 קלוריות עוברות דרך חלונות הרכב בכל שנייה, כך שהאלטרנטיבה הנכונה היא האות ב '.
שאלה 2) בדוק את החלופה שבה הולכת חום מתרחשת רק:
א) מים חמים מעורבבים עם מים קרים.
ב) נייר שנשרף באור השמש, מרוכז בזכוכית מגדלת.
ג) ברזל בוער חולצה.
ד) אדי מים שמבשלים ירק.
תבנית: אות ג '
פתרון הבעיה:
בין התהליכים המפורטים, הראשון הוא העברת חום הסעה; אז יש לנו קרינה, באות B; נהיגה, באות ג '; לבסוף, בחלופה האחרונה, שוב הסעה. לכן החלופה הנכונה היא האות ג '.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
