Farklı sıcaklıklardaki iki cisimde gerçekleşen ısı transfer süreçlerini incelediğimizde, İletim, ışınlama ve ışınlama yoluyla meydana gelebilecek ısı transferinin niteliksel bir araştırmasını yapıyoruz. konveksiyon. Ancak bu tür bir çalışmayı yaptığımızda, bir vücuttan diğerine aktarılan ısı miktarının değerini belirlemekle ilgilenmiyoruz. Daha sonra iletim ve ışınlama süreçlerinde yer alan ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğreneceğiz.
Sürme
İki cisim arasındaki ısı akışı
T sıcaklıkları farklı olan iki cismi ele alalım.1 ve T2, T olmak2>T1. Bu iki cismi, A kesiti ve L uzunluğu olan bir metalik çubukla birleştirirsek, daha büyük cismin ısı iletimi gerçekleşir. ΔQ'nun belirli bir aralıkta çubuktan geçen ısı miktarı olduğunu belirleyen en düşük sıcaklık gövdesi için sıcaklık zaman Isı miktarı ile zaman aralığı arasındaki bölüme denir. ısı akışı, Yunan harfi fi (Φ) ile temsil edilen ve matematiksel olarak aşağıdaki gibi yazılabilir:
İki cismi birbirine bağlayan metal çubuğun etrafı bir yalıtkanla çevrili ise, belirli bir süre sonra bu çubuğun aşağıdaki duruma geldiği doğrulanır
denge durumu, çubuğun herhangi bir noktasında aynı ısı akısına sahip olmasıyla karakterize edilir. Bunun sonucunda çubuk, çubuk boyunca sabit olan ve zamanla değişmeyen bir sıcaklığa ulaşır.Deneysel olarak ısı akışının şu şekilde olduğunu doğrulamak mümkündür:
• Çubuğun iki gövdeyi birleştiren bölümünün alanı ile doğru orantılı;
• İki cisim arasındaki sıcaklık farkıyla doğru orantılı;
• Gövdeleri birleştiren çubuğun uzunluğu ile ters orantılıdır.
Bu üç kontrolü birleştirerek ve bir orantı sabiti ekleyerek aşağıdaki matematiksel denklemi yazabiliriz:
K, çubuğu oluşturan malzemenin sabit bir özelliğidir ve denir. termal iletkenlik. Bu sabitin değeri ne kadar büyük olursa, çubuğun ilettiği ısı akışı o kadar büyük olur.
Radyasyon
İletim ve taşınım yoluyla ısı transferinin gerçekleşmesi için bir maddi ortamın varlığını gerektirdiğini biliyoruz. Radyasyon işlemi ile bunun tersi olur, yani bu işlem için bir araca ihtiyaç duymaz. iki cisim arasındaki ısı transferi, örneğin Güneş ile güneş arasındaki ısı transferi gibi gerçekleşir. Dünya.
Genel olarak konuşursak, bir cam, örneğin güneşten gelen radyasyon gibi belirli bir miktarda ışıma enerjisi aldığında, vücut bu radyasyonun bir kısmını emer ve geri kalanı yansıtılır. Karanlık cisimlerin, ışık cisimlerinden daha fazla ışıma enerjisi emme yeteneğine sahip olduğunu biliyoruz.
Dış yüzeyi A alanı olan ve bu alandan yayılan bir cisim düşünün. Birim zaman başına yayılan enerji olan toplam güç P radyasyonu yüzey. Aşağıdaki matematiksel ilişki, bir cismin ışıma veya yayma gücü (R) olarak adlandırılır:
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
R = P/A
Ve Uluslararası Birimler Sistemindeki birimi W/m'dir.2.
Ancak 20. yüzyılın ortalarında Avusturyalı bilim adamları J. Stefan ve L. Boltzmann deneysel olarak şu sonuca vardı: bir cismin parlaklığı, Kelvin cinsinden sıcaklığının dördüncü kuvvetiyle orantılıdır, yani, R = σT4. Burada σ, Stefan-Boltzmann sabiti olarak adlandırılır ve SI σ = 5,67 x 10'da tutulur.-8w/m2K4. Bu, gerçek bir cisim, yani tüm radyasyonu tamamen emen veya yansıtan cisimler için doğrulanmıştır. Cisim gerçek olmadığında, Stefan-Baltzmann tarafından tanımlanan denklem, salım gücü adı verilen bir sabit tarafından eklenir, böylece: R = eσT4. Bu Stefan-Boltzmann yasası ve onun aracılığıyla sıcaklığını ve emisyonunu bildiğimizde herhangi bir cismin parlaklığını hesaplayabiliriz.
MARCO Aurélio da Silva tarafından
Brezilya Okul Takımı
termoloji - Fizik - Brezilya Okulu
Bu metne bir okulda veya akademik bir çalışmada atıfta bulunmak ister misiniz? Bak:
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Isı transferinin nicel çalışması"; Brezilya Okulu. Uygun: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. 27 Haziran 2021'de erişildi.
