Ko preučujemo procese prenosa toplote, ki potekajo v dveh telesih z različnimi temperaturami, izvajamo kvalitativno študijo prenosa toplote, ki lahko nastane s prevodnostjo, obsevanjem in konvekcija. Ko pa izvajamo tovrstne študije, se ne ukvarjamo z določanjem vrednosti količine toplote, ki se prenaša iz enega telesa v drugo. Nato se bomo naučili izračunati količino toplote, ki je vključena v procese prevodnosti in obsevanja.
Vožnja
Pretok toplote med dvema telesoma
Upoštevajmo dve telesi z različnimi temperaturami T1 in T2, biti T2> T1. Če ta dva telesa združimo s kovinsko palico enakomernega odseka A in dolžine L, bo prišlo do toplotne prevodnosti večjega telesa. temperatura za telo z najnižjo temperaturo, pri čemer je določeno, da je ΔQ količina toplote, ki gre skozi prečko v določenem območju čas t. Kliče se količnik med količino toplote in časovnim intervalom toplotni tok, ki je predstavljena z grško črko fi (Φ), matematično pa jo lahko zapišemo na naslednji način:
Če je kovinska palica, ki povezuje obe telesi, obdana z izolatorjem, se preveri, da po določenem času ta palica doseže stanje, imenovano
ravnotežje, za katerega je značilen enak toplotni tok na kateri koli točki palice. Zaradi tega dejstvo doseže temperaturo, ki je konstantna v celotni palici in se s časom ne spreminja.Eksperimentalno je mogoče preveriti, ali je toplotni tok:
• Neposredno sorazmerno s površino odseka palice, ki povezuje obe telesi;
• Neposredno sorazmerna s temperaturno razliko med obema telesoma;
• obratno sorazmerno z dolžino palice, ki spaja telesa.
Če združimo te tri preglede in uvedemo konstanto sorazmernosti, lahko zapišemo naslednjo matematično enačbo:
Kjer je K stalna značilnost materiala, ki tvori palico in se imenuje toplotna prevodnost. Večja kot je vrednost te konstante, večji je toplotni tok, ki ga prevaja palica.
Sevanje
Vemo, da je za prenos toplote s prevodnostjo in konvekcijo potrebna prisotnost materialnega medija. Pri sevalnem procesu se zgodi ravno nasprotno, to pomeni, da ta proces ne potrebuje sredstev za pride do prenosa toplote med dvema telesoma, kot na primer do prenosa toplote med Soncem in Zemlja.
Na splošno ko steklo prejme določeno količino sevalne energije, na primer sevanje sonca, telo absorbira del tega sevanja, ostalo pa se odbije. Vemo, da imajo temna telesa sposobnost, da absorbirajo več sevalne energije kot svetlobna telesa.
Razmislite o telesu, katerega zunanja površina ima površino A in ki oddaja skozi to območje skupno sevanje moči P, ki je energija, ki je bila na enoto časa sevana skozi vse površino. Naslednje matematično razmerje se imenuje sevanje ali emisijska moč (R) telesa:
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
R = P / A
Njegova enota v mednarodnem sistemu enot je W / m2.
Vendar so sredi 20. stoletja avstrijski znanstveniki J. Štefan in L. Boltzmann je eksperimentalno prišel do zaključka, da sevanje telesa je sorazmerno s četrto stopnjo njegove temperature v Kelvinu, to je R = σT4. Kjer σ imenujemo Stefan-Boltzmannova konstanta in drži pri SI σ = 5,67 x 10-8Š / m2K4. To je bilo preverjeno za resnično telo, torej telesa, ki v celoti absorbirajo ali odbijajo vse sevanje. Kadar telo ni resnično, se enačba, ki jo je opisal Stefan-Baltzmann, doda konstanti, imenovani emisivnost, ki je videti takole: R = еσT4. To je Stefan-Boltzmannov zakon in preko nje lahko izračunamo sevanje katerega koli telesa, ko poznamo njegovo temperaturo in njegovo emisijsko moč.
Avtor MARCO Aurélio da Silva
Brazilska šolska ekipa
Termologija - Fizika - Brazilska šola
Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Kvantitativna študija prenosa toplote"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. Dostop 27. junija 2021.
