Varmeledning: hvordan det skjer, eksempler, øvelser

termisk ledning eller bare ledning er en varmeoverføringsprosess som skjer inne i faste stoffer, på grunn av a forskjellitemperatur. I kjøring, er Termisk energi overføres mellom atomer og molekyler på en fast uten overføring av materie, inntil tilstanden til termisk likevekt.

Dette fenomenet forekommer i alle stoffer, uavhengig av deres fysisk tilstand, til tross for merhyppigifaste stoffer. Dette skjer fordi, i fast tilstand, atomenes faste posisjon, som er arrangert i et krystallinsk gitter, favoriserer utveksling av energi mellom atomer på grunn av hyppigheten av kollisjon mellom disse partikler.

Seogså:Alt du trenger å vite om termologi

Hvordan oppstår termisk ledning?

Prosessen av kjøringtermisk er preget av samspillet mellom atomer av mange forskjelligetemperaturer. Når vi varmer opp en kropp, begynner atomer å svinge med større amplitude. De mer agiterte atomer overføre en del av din kinetisk energi til naboatomene ved kollisjoner og vibrasjoner, på denne måten reduserer de farten, mens

noe mindreuroligvinnehastighet. Gjennom denne mekanismen overføres varme gradvis fra regionene med høyere temperatur mot regioner med lavere temperatur, til hele systemet har samme temperatur.

OSS gasserfor eksempel skjer varmeoverføring ved ledning utelukkende gjennom kollisjoner mellom atomer. OSS ikke-metalliske faste stoffer, skjer termisk ledning gjennom vibrasjoner langs materialets krystallgitter. OSS metalliske faste stoffer - de beste varmeledere - ledning skjer både ved å forplante vibrasjoner i krystallgitteret og ved kaotisk bevegelse av frie elektroner.

I faste stoffer skjer varmeledning gjennom kollisjoner mellom nærliggende atomer.

Isolatorer og varmeledere

Ulike materietilstander overfører varme gjennom forskjellige mekanismer. Materialene som heter ledere, er de for eksempel i stand til å overføre varme med stort letthet - er tilfellet med de fleste metaller. Materialene isolatorer, i sin tur er de de som hindrer varmen, som f.eks polystyren, a gummi, De tre etc.

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

Forskjeller mellom ledning, konveksjon og stråling

Kjøring, konveksjon og stråling er de tre forskjellige former for formering av varme. Felles poenget mellom disse tre prosessene er at det må være et forskjellitemperatur mellom forskjellige kropper eller på forskjellige punkter på samme kropp.

DE kjøring, som sagt skjer det gjennom direkte kontakt mellom molekyler, som, når de kolliderer, overføres kinetisk energi til nabomolekylene. I denne typen varmeoverføring er det ingen transport. Konveksjon skjer i sin tur utelukkende i væsker og, så vel som i kjøring, forekommer bare i materielle midler. Forskjellen mellom ledning og konveksjon er at det i konveksjon er det transportereipasta av konvektive strømmer. DE stråling og overføreivarme per elektromagnetiske bølgerDerfor kan denne varmeoverføringsprosessen foregå i vakuum.

I figuren er det mulig å observere ledning, konveksjon og stråling.

Heat flux eller Fouriers lov

Mengden varme som overføres mellom to punkter i kroppene, hvert sekund, kalles strømmeivarme. Dette konseptet gjelder hvor raskt varme overføres i kroppen. Noen materialer har stor kapasitet for varmeoverføringDerfor sier vi at de er gode varmeledere, ettersom de er i stand til å spre det raskere.

O strømmeivarme, som er definert som en funksjon av en konstant k, måles i watt (W), i henhold til Internasjonalt enhetssystem, men det kan også måles i kalorierpersekund. Denne energistrømmen er proporsjonal à forskjellitemperatur mellom to punkter i kroppen og tilsvarer mengden energi som strømmer, i form av varme, til hver kvadratmeter overflate, i løpet av tidsperioden på ett sekund.

DE formel brukes til å beregne termisk ledning, også kjent som varmestrømningsformel eller LoviFourier er som følgende:

Φ - varmestrøm (cal / s eller W)

Spørsmål - varme (kalk eller J)

t - tidsintervall (er)

A - areal (m² eller cm²)

T₂ og T₁ - temperaturen på punkt 1 og 2 (K eller ºC)

k - varmeledningskoeffisient (J / s.m. K eller cal / s.cm.ºC)

O varmeledningskoeffisient (k) avgjør om et legeme er en god varmeleder eller ikke. Denne koeffisienten er relatert til et stort antall materieegenskaper, som f.eks temperatur,statfysiker,renhet,tetthet etc. Formelen viser også at mengden varme Spørsmål flyter gjennom et område DE, i løpet av en periode t, er proporsjonal med temperaturforskjellen (T₂ - T₁) mellom de to ansiktene i dette området og også omvendtproporsjonal til tykkelse og, som skiller dem. Observer følgende diagram, som viser termisk ledning i et fast medium, i henhold til de presenterte variablene:

Øvelser på termisk ledning

Spørsmål 1) I løpet av en solskinnsdag passerer en stor mengde varme - rundt 180 kal - gjennom vinduene på et kjøretøy som har vært parkert utendørs i en periode på 15 minutter. Bestem varmestrømmen gjennom vinduene til dette kjøretøyet i denne situasjonen.

a) 10.000 kal / s

b) 2000 kal / s

c) 50 kal / s

d) 300 kal / s

e) 500 kal / s

Mal: Bokstav B

Vedtak:

For å løse øvelsen, beregn bare mengden varme som passerer gjennom kjøretøyets vinduer hvert sekund. Se:

I følge beregningen passerer ca 2000 kalorier gjennom bilvinduene hvert sekund, så det riktige alternativet er bokstaven B.

Spørsmål 2) Sjekk alternativet der varmeledning bare skjer:

a) Varmt vann blandes med kaldt vann.

b) Papir som brennes av sollys, konsentrert av et forstørrelsesglass.

c) Jern som brenner en skjorte.

d) Vanndamp tilbereder en grønnsak.

Mal: Bokstav C

Vedtak:

Blant prosessene som er oppført, er den første en konveksjonsvarmeoverføring; så har vi stråling, i bokstaven B; kjøring, i bokstaven C; til slutt, i det siste alternativet, konveksjon igjen. Derfor er det riktige alternativet bokstaven C.

Av M.e Rafael Helerbrock
Fysikklærer