Коли ми вивчаємо процеси теплообміну, що відбуваються в двох тілах з різною температурою, ми проводимо якісне дослідження тепловіддачі, яка може відбуватися при проведенні, опроміненні та конвекція. Однак, коли ми проводимо такий тип дослідження, нас не турбує визначення величини кількості теплоти, яка передається від одного тіла до іншого. Потім ми дізнаємось, як розрахувати кількість теплоти, яка бере участь у процесах провідності та опромінення.
Водіння
Потік тепла між двома тілами
Розглянемо два тіла з різною температурою T1 і Т2, будучи Т2> Т1. Якщо ми об’єднаємо ці два тіла з металевим бруском рівномірного перерізу А і довжиною L, відбудеться теплопровідність більшого тіла. Температура для тіла з найнижчою температурою, визначаючи, що ΔQ - кількість тепла, яке проходить через бар у заданому діапазоні час t. Викликається фактор між кількістю тепла та тимчасовим інтервалом тепловий потік, яка представлена грецькою літерою fi (Φ) і математично може бути записана наступним чином:
Якщо металевий брусок, що з'єднує обидва корпуси, оточений ізолятором, перевіряється, що через певний час ця планка досягає ситуації, яка називається
стійкий стан, який характеризується однаковим тепловим потоком у будь-якій точці бруска. Внаслідок цього факт, що бар досягає температури, яка є постійною на всьому рівні, і не змінюється з часом.Експериментально можна перевірити, що тепловий потік:
• Прямо пропорційна площі ділянки бруска, що з’єднує два тіла;
• Прямо пропорційна різниці температур між двома тілами;
• Обернено пропорційна довжині бруска, що з’єднує тіла.
Приєднавши ці три перевірки та ввівши константу пропорційності, ми можемо написати наступне математичне рівняння:
Де К - постійна характеристика матеріалу, який становить стержень і називається теплопровідність. Чим більше значення цієї константи, тим більший тепловий потік проводить пруток.
Випромінювання
Ми знаємо, що передача тепла за допомогою провідності та конвекції вимагає наявності матеріального середовища, щоб це відбулося. З радіаційним процесом відбувається навпаки, тобто цей процес не потребує засобів для відбувається теплообмін між двома тілами, як, наприклад, теплообмін між Сонцем і Земля.
Взагалі кажучи, коли стакан отримує певну кількість променистої енергії, наприклад, випромінювання від сонця, тіло поглинає частину цього випромінювання, а решта відбивається. Ми знаємо, що темні тіла мають здатність поглинати більше променистої енергії, ніж світлі тіла.
Розглянемо тіло, зовнішня поверхня якого має площу А, і яке випромінює цю область загальне випромінювання потужності P, що є енергією, випроміненою за одиницю часу за весь час поверхні. Наступне математичне співвідношення називається випромінюванням або випромінювальною силою (R) тіла:
R = P / A
І його одиниця в Міжнародній системі одиниць становить Вт / м2.
Однак у середині 20 століття австрійські вчені Дж. Стефан і Л. Больцман експериментально дійшов висновку, що сяйво тіла пропорційне четвертій потужності його температури в Кельвіні, тобто R = σT4. Де σ називається константою Стефана-Больцмана і виконується при SI σ = 5,67 x 10-8Вт / м2К4. Це перевірено для реального тіла, тобто тіл, які повністю поглинають або відбивають все випромінювання. Коли тіло не є реальним, рівняння, описане Стефаном-Бальцманом, додається константою, яка називається випромінювальною здатністю, таким чином: R = еσT4. Це є Закон Стефана-Больцмана і за допомогою нього ми можемо обчислити сяйво будь-якого тіла, коли знаємо його температуру та випромінювальну здатність.
Автор: MARCO Aurélio da Silva
Шкільна команда Бразилії
Термологія - Фізика - Бразильська школа
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm
