Tiriant šilumos perdavimo procesus, vykstančius dviejuose skirtingos temperatūros kūnuose, atliekame kokybinį šilumos perdavimo, kuris gali atsirasti laidumo, švitinimo ir konvekcija. Tačiau atlikdami tokio tipo tyrimus mes nesirūpiname nustatydami šilumos kiekį, kuris perduodamas iš vieno kūno į kitą. Tada mes sužinosime, kaip apskaičiuoti šilumos kiekį, susijusį su laidumo ir apšvitinimo procesais.
Vairuoja
Šilumos srautas tarp dviejų kūnų
Panagrinėkime du kūnus, kurių temperatūra T yra skirtinga1 ir t2, būdamas T.2> T.1. Jei sujungsime šiuos du kūnus su metaliniu strypu, kurio vienodo pjūvio A ilgis ir ilgis L, šilumos laidumas vyks iš didesnio korpuso. temperatūra žemiausios temperatūros kūnui, nustatant, kad ΔQ yra šilumos kiekis, praeinantis per juostą tam tikrame diapazone laikas t. Kviečiamas šilumos kiekio ir laiko intervalo koeficientas šilumos srautas, kurią žymi graikų raidė fi (Φ) ir matematiškai galima parašyti taip:
Jei metalinis strypas, jungiantis du kūnus, yra apsuptas izoliatoriumi, patikrinama, ar po tam tikro laiko ši juosta pasiekia situaciją, vadinamą
pusiausvyrinė būsena, kuriam būdingas tas pats šilumos srautas bet kurioje juostos vietoje. Dėl šio fakto juosta pasiekia pastovią temperatūrą visoje juostoje ir su laiku nesikeičia.Eksperimentiškai galima patikrinti, ar šilumos srautas yra:
• Tiesiogiai proporcingas juostos sekcijos, jungiančios du kūnus, plotui;
• Tiesiogiai proporcingas temperatūros skirtumui tarp dviejų kūnų;
• atvirkščiai proporcingas kūnus jungiančios juostos ilgiui.
Sujungę šiuos tris patikrinimus ir įvedę proporcingumo konstantą, galime parašyti šią matematinę lygtį:
Kur K yra pastovi medžiagos, kuri sudaro juostą ir yra vadinama, charakteristika šilumos laidumas. Kuo didesnė šios konstantos vertė, tuo didesnis šilumos srautas, kurį praleidžia baras.
Spinduliavimas
Mes žinome, kad šilumos perdavimui laidumo ir konvekcijos būdu reikia materialios terpės, kad tai įvyktų. Su radiacijos procesu vyksta priešingai, tai yra, šiam procesui nereikia priemonių vyksta šilumos perdavimas tarp dviejų kūnų, kaip, pavyzdžiui, šilumos perdavimas tarp Saulės ir Žemė.
Paprastai tariant, kai stiklinė gauna tam tikrą kiekį spindulinės energijos, pavyzdžiui, saulės spinduliuotę, kūnas sugeria dalį šios spinduliuotės, o likusioji dalis atsispindi. Mes žinome, kad tamsieji kūnai sugeba sugerti daugiau spinduliavimo energijos nei šviesos kūnai.
Apsvarstykite kūną, kurio išorinis paviršius turi A plotą ir kuris sklinda per tą plotą bendra galios P spinduliuotė, kuri yra energijos, kurią per laiką skleidžia visi vienetai paviršius. Šis matematinis ryšys vadinamas kūno spinduliavimu arba spinduliavimo galia (R):
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
R = P / A
Ir jo vienetas tarptautinėje vienetų sistemoje yra W / m2.
Tačiau 20 amžiaus viduryje austrų mokslininkai Dž. Stefanas ir L. Boltzmannas eksperimentiškai padarė išvadą, kad kūno spinduliavimas yra proporcingas ketvirtajai jo temperatūros galiai Kelvine, tai yra, R = σT4. Kur σ vadinama Stefano-Boltzmanno konstanta ir laikoma SI, kai σ = 5,67 x 10-8W / m2K.4. Tai buvo patikrinta tikram kūnui, tai yra kūnams, kurie visiškai sugeria arba atspindi visą radiaciją. Kai kūnas nėra tikras, Stefano-Baltzmanno aprašytą lygtį prideda konstanta, vadinama emisija, kuri atrodo taip: R = еσT4. Tai yra Stefano-Boltzmanno dėsnis ir per jį galime apskaičiuoti bet kurio kūno spinduliavimą, kai žinome jo temperatūrą ir jo spinduliavimą.
Autorius MARCO Aurélio da Silva
Brazilijos mokyklos komanda
Termologija - Fizika - Brazilijos mokykla
Ar norėtumėte paminėti šį tekstą mokykloje ar akademiniame darbe? Pažvelk:
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. „Kiekybinis šilumos perdavimo tyrimas“; Brazilijos mokykla. Yra: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. Žiūrėta 2021 m. Birželio 27 d.
