Termal iletim: nasıl olur, örnekler, alıştırmalar

ısıl iletkenlik veya basitçe iletim, katıların içinde meydana gelen bir ısı transfer işlemidir. farkiçindesıcaklık. Sürüş sırasında, Termal enerji arasında transfer edilir atomlar ve moleküller birde katı koşuluna kadar, maddenin transferi olmadan Termal denge.

Bu fenomen, özelliklerine bakılmaksızın tüm maddelerde meydana gelir. fiziksel durum, rağmen Dahasıkiçindekatılar. Bunun nedeni, katı halde, kristal bir kafes içinde düzenlenmiş atomların sabit konumu, Bu atomlar arasında çarpışmaların meydana gelme sıklığı nedeniyle atomlar arasındaki enerji alışverişini destekler. parçacıklar.

BakAyrıca:Termoloji hakkında bilmeniz gereken her şey

Isı iletimi nasıl oluşur?

Süreci sürmetermal atomları arasındaki etkileşim ile karakterize edilir. çok farklısıcaklıklar. Bir cismi ısıttığımızda, atomları daha büyük bir genlikle salınmaya başlar. Şunlar daha çalkalanmış atomlar bir kısmını transfer et kinetik enerji komşu atomlara çarpışmalar ve titreşimler yoluyla ulaşırlar, bu şekilde yavaşlarlar, daha az

tedirginkazanmakhız. Bu mekanizma sayesinde, tüm sistem aynı sıcaklıkta olana kadar, ısı, yüksek sıcaklık bölgelerinden düşük sıcaklık bölgelerine kademeli olarak aktarılır.

BİZE gazlarörneğin, iletim yoluyla ısı transferi yalnızca atomlar arasındaki çarpışmalar yoluyla gerçekleşir. BİZE metalik olmayan katılar, termal iletim, malzemenin kristal kafesi boyunca titreşimler yoluyla gerçekleşir. BİZE metalik katılar – en iyi ısı iletkenleri – iletim hem kristal kafeste yayılan titreşimlerle hem de serbest elektronların kaotik hareketiyle gerçekleşir.

Katılarda ısı iletimi, komşu atomlar arasındaki çarpışmalar yoluyla gerçekleşir.

İzolatörler ve termal iletkenler

Maddenin farklı halleri ısıyı farklı mekanizmalarla iletir. denilen malzemeler iletkenler, örneğin, ısıyı büyük miktarda iletebilenler var mı? kolaylaştırmak - çoğu durumda öyle metaller. Materyaller izolatörler, sırayla, ısının geçişini engelleyenler, örneğin polistiren, bir silgi, Odun vb.

İletim, konveksiyon ve radyasyon arasındaki farklar

Sürme, konveksiyon ve radyasyon yayılmanın üç farklı biçimidir. sıcaklık. Bu üç süreç arasındaki ortak nokta, bir farkiçindesıcaklık farklı cisimler arasında veya aynı cisim üzerinde farklı noktalarda.

bu sürme, söylendiği gibi, çarpışma sırasında transfer eden moleküller arasındaki doğrudan temas yoluyla gerçekleşir. kinetik enerji komşu moleküllerine Bu tür ısı transferinde herhangi bir taşınma söz konusu değildir. Konveksiyon, sırayla, yalnızca sıvılarda ve ayrıca sürme, sadece maddi yollarla oluşur. İletim ve konveksiyon arasındaki fark, konveksiyonda Ulaşımiçindemakarna konvektif akımlarla. bu radyasyon ve Aktariçindesıcaklık başına elektromanyetik dalgalarBu nedenle, bu ısı transferi işlemi bir vakumda gerçekleşebilir.

Şekilde iletim, konveksiyon ve radyasyonu gözlemlemek mümkündür.

Isı akısı veya Fourier yasası

Cisimlerin içindeki iki nokta arasında her saniye aktarılan ısı miktarına denir. akışiçindesıcaklık. Bu kavram, ısının bir vücut içinde ne kadar hızlı aktarıldığı ile ilgilidir. Bazı malzemeler büyük bir kapasiteye sahiptir. ısı transferi, bu nedenle, daha hızlı dağıtabildikleri için iyi ısı iletkenleri olduklarını söylüyoruz.

Ö akışiçindesıcaklık, sabit bir k'nin fonksiyonu olarak tanımlanan, watt (W) cinsinden ölçülür. Uluslararası Birimler Sistemi, ama aynı zamanda ölçülebilir kaloribaşınaikinci. Bu enerji akışı orantılı à farkiçindesıcaklık bir cismin iki noktası arasında bulunur ve bir saniyelik süre boyunca yüzeyin her metrekaresine ısı şeklinde akan enerji miktarına karşılık gelir.

bu formül olarak da bilinen termal iletimi hesaplamak için kullanılır ısı akısı formülü veya YasaiçindeFourier Şöyleki:

Φ – ısı akışı (cal/s veya W)

S – ısı (kireç veya J)

t - Zaman aralıkları)

A - alan (m² veya cm²)

T₂ ve T₁ – 1 ve 2 noktalarının sıcaklığı (K veya ºC)

k – termal iletkenlik katsayısı (J/s.m. K veya cal/s.cm.ºC)

Ö termal iletkenlik katsayısı (k) Bir cismin iyi bir ısı iletkeni olup olmadığını belirler. Bu katsayı, örneğin, maddenin çok sayıda özelliğini ifade eder. sıcaklık,durumfizikçi,saflık,yoğunluk vb. Ayrıca formül, ısı miktarının S bir alandan akan bu, bir süre boyunca t, sıcaklık farkıyla orantılıdır (T₂ -T₁) bu alanın iki yüzü arasında ve ayrıca tersorantılı kalınlığa ve, onları ayıran. Sunulan değişkenlere göre katı bir ortamdaki ısıl iletimi gösteren aşağıdaki diyagramı inceleyin:

Isı iletimi ile ilgili alıştırmalar

Soru 1) Güneşli bir günde, 15 dakika boyunca açık havada park edilmiş bir aracın camlarından büyük miktarda - yaklaşık 180 cal - geçer. Bu durumda bu aracın camlarından geçen ısı akışını belirleyin.

a) 10.000 cal/s

b) 2000 cal/s

c) 50 kal/s

d) 300 cal/s

e) 500 cal/s

Şablon: B 'harfi

Çözüm:

Alıştırmayı çözmek için, her saniye aracın camlarından geçen ısı miktarını hesaplamanız yeterlidir. İzlemek:

Hesaplamaya göre, araç camlarından her saniye yaklaşık 2000 kalori geçer, bu nedenle doğru alternatif B harfidir.

Soru 2) Sadece ısı iletiminin gerçekleştiği alternatifi işaretleyin:

a) Sıcak su ile soğuk suyun karıştırılması.

b) Güneş ışığıyla yakılan, büyüteçle yoğunlaştırılan kağıt.

c) Gömlek yakan demir.

d) Bir sebzeyi pişiren su buharı.

geri bildirim: C harfi

Çözüm:

Listelenen işlemler arasında birincisi konveksiyonla ısı transferidir; o zaman B harfinde radyasyonumuz var; sürüş, C harfinde; son olarak, son alternatifte yine konveksiyon. Bu nedenle, doğru alternatif C harfidir.

M.e Rafael Helerbrock tarafından
Fizik öğretmeni

Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm