Када проучавамо процесе преноса топлоте који се одвијају у два тела различитих температура, радимо квалитативну студију преноса топлоте који може настати проводењем, зрачењем и конвекција. Међутим, када радимо ову врсту студије, не бавимо се одређивањем вредности количине топлоте која се преноси са једног тела на друго. Затим ћемо научити како израчунати количину топлоте која је укључена у процесе проводљивости и зрачења.
Вожња
Проток топлоте између два тела
Размотримо два тела са различитим температурама Т.1 и т2, будући да је Т.2> Т.1. Ако спојимо ова два тела са металном шипком уједначеног пресека А и дужине Л, догодиће се провод топлоте већег тела. температура за тело са најнижом температуром, одређујући да је ΔК количина топлоте која пролази кроз шипку у датом опсегу време т. Позива се количник између количине топлоте и временског интервала проток топлоте, које је представљено грчким словом фи (Φ) и математички се може записати на следећи начин:
Ако је метална шипка која повезује та два тела окружена изолатором, проверава се да након одређеног времена ова шипка достиже ситуацију тзв.
стабилно стање, коју карактерише исти топлотни ток у било којој тачки шипке. Као резултат ове чињенице, шипка достиже температуру која је константна у целој шипки и не мења се током времена.Експериментално је могуће утврдити да ли је топлотни ток:
• Директно пропорционална површини дела пресека који спаја два тела;
• Директно пропорционална температурној разлици између два тела;
• Обрнуто пропорционално дужини шипке која спаја тела.
Спајањем ове три провере и увођењем константе пропорционалности можемо написати следећу математичку једначину:
Где је К константна карактеристика материјала који чини шипку и који се назива топлотна проводљивост. Што је већа вредност ове константе, то је већи проток топлоте који шипка проводи.
Зрачење
Знамо да је за пренос топлоте проводљивошћу и конвекцијом потребно присуство материјалног медијума да би се то догодило. Са процесом зрачења догађа се супротно, односно овом процесу нису потребна средства за долази до преноса топлоте између два тела, као, на пример, преноса топлоте између Сунца и Земља.
Уопштено говорећи, када чаша прими одређену количину зрачења, на пример зрачење од сунца, тело апсорбује део овог зрачења, а остатак се рефлектује. Знамо да тамна тела имају способност да апсорбују више зрачења од светлих тела.
Размотримо тело чија спољна површина има површину А и које емитује кроз то подручје укупно зрачење снаге П, што је енергија зрачена у јединици времена током свега површина. Следећи математички однос назива се зрачењем или емисијском снагом (Р) тела:
Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)
Р = П / А
А његова јединица у Међународном систему јединица је В / м2.
Међутим, средином 20. века аустријски научници Ј. Стефан и Л. Болтзманн је експериментално дошао до закључка да зрачење тела пропорционално је четвртој степени његове температуре у Келвину, односно Р = σТ4. Где се σ назива Стефан-Болтзманнова константа и држи на СИ σ = 5,67 к 10-8В / м2К.4. Ово је верификовано за стварно тело, односно тела која у потпуности апсорбују или одражавају сво зрачење. Када тело није стварно, једначина коју је описао Стефан-Балтзманн додаје се константом која се назива емисивност, тако да: Р = еσТ4. Ово је Стефан-Болтзманнов закон а преко њега можемо израчунати зрачење било ког тела када знамо његову температуру и његову емисивност.
Аутор МАРЦО Аурелио да Силва
Бразилски школски тим
Термологија - Стање - Бразил Сцхоол
Да ли бисте желели да се на овај текст упутите у школи или у академском раду? Погледајте:
САНТОС, Марко Аурелијо да Силва. „Квантитативна студија преноса топлоте“; Бразил Сцхоол. Може се наћи у: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. Приступљено 27. јуна 2021.
