ما هي أنواع نقل الحرارة؟

نقل الحرارة في الطبيعة يسمح للوجودالكون في الشكل الذي نحن جميعا معتادون عليه. من الصعب معرفة كيف سيبدو العالم ، فإن عملية نقل الحرارة سوف تختفي ولو للحظة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما هي أنواع نقل الحرارة موجودة وما هو المقصود من هذا المصطلح.

وفقا للتعريف المقبولة عموما ، نقل الحرارةهي عملية فيزيائية يتم فيها توزيع الطاقة الحرارية بطريقة أو بأخرى بين عدة أجسام بدرجات مختلفة من التسخين. تتوقف العملية عندما تكون درجة الحرارة متساوية ، أو بمعنى آخر ، عندما يتم التوصل إلى توازن ديناميكي حراري.

نحن قائمة الأنواع الأساسيةنقل الحرارة: الحمل الحراري ، التوصيل الحراري ، الإشعاع. جميع الأصناف الممكنة الأخرى هي مزيج من طريقتين أساسيتين أو أكثر. يجب دائما أن تؤخذ هذه النقطة في الاعتبار.

الحمل مألوف للجميع من الطفولة.الكلمة اللاتينية نفسها "convectio" تعني النقل. لذلك، عندما يكون هناك نقل الحرارة الحمل الحراري يتدفق من المادة نفسها. ومن المعتاد للغازات والسوائل، ولكن يحدث أحيانا في بعض المواد السائبة. يمثل يوم صيفي حار: على الأرض ساخنة من السهل ملحوظ الضباب - ويرجع ذلك إلى ارتفاع تيارات الهواء هذا التشويه. مع بداية الليل عندما تأثير التسخين من أشعة الشمس توقف عملية معادلة درجة الحرارة يبدأ البرية والجوية: بإعلام التربة حرارة الطبقات السفلى من الغلاف الجوي (وهو مختلطة آلية نقل الحرارة) التي ترتفع صعودا، وحلت محلها الكتل الهوائية الباردة. وإليك مثال آخر: وضع سخان في وعاء مع الماء وتحويلها داخل الشباك. مع ملاحظة قريبة ، تيارات متحركة من الماء ملحوظة. كتلة الساخنة النازحين من مصدر الحرارة، وفي مكانها تأتي الباردة.

ما يمكن أن يكون أفضل من محادثة شيقة حول فنجانالشاي الساخن في ليلة الشتاء الباردة؟ في الوقت نفسه ، يكفي أن تشتت انتباهك للحظة وتلتقط حافة اللمعان ملعقة معدنية لسحب يدك بعيدًا ، وتجنب الحروق. والسبب بسيط - بعض أنواع نقل الحرارة ملاعق معدنية ساخنة بسرعة كبيرة لدرجة حرارة الماء في الكأس. نحن نتحدث عن التوصيل الحراري. الحالات التي يمكن أن تلتقي مع هذا النوع من نقل الحرارة ، وكمية ضخمة. لنحدد: الموصلية الحرارية هي نقل الطاقة الحرارية من جزء أكثر سخونة من الجسم إلى أكثر برودة من خلال الجسيمات التي تشكل الجسم (الإلكترونات ، الذرات ، الجزيئات). حالة خاصة هي نقل الحرارة بين أشياء مختلفة في الاتصال. المواد المختلفة لها موصلية حرارية مختلفة. لذا ، إذا سخنت أحد أطراف قضيب خشبي ، فسيكون الجزء الثاني بارداً. ولكن إذا قمت بمثل هذه التجربة بقضيب معدني ، فإن النتيجة ستكون عكس ذلك. يرجع هذا الاختلاف إلى الاختلاف في البنية الداخلية للمواد.

وبالنظر إلى أنواع نقل الحرارة ، فإنه من المستحيل عدم القيام بذلكأذكر نقل الحرارة عن طريق الإشعاع. يولد مصدر الحرارة ذبذبات كهرومغناطيسية بطول موجة يصل إلى 1000 ميكرومتر (جزء تحت أحمر من الطيف). كثافة تدفق الإشعاع ودرجة حرارة الجسم الساخن هي في علاقة مباشرة. لفهم كيف ينقل الإشعاع الحرارة ، يكفي إجراء تجربة صغيرة - لإشعال النار ووضع زجاج شفاف بين النفس والنار. على الرغم من الحاجز ، ستظل الحرارة تنتقل. أو انظر إلى القطة ، التي تقع في فصل الشتاء على حافة النافذة تحت أشعة الشمس. الأمر بسيط - في هذه الأمثلة تنتقل الطاقة الحرارية عن طريق الإشعاع. واحدة من ميزات هذه الطريقة لنقل الحرارة هي الاستقلال عن الوسائط المتوسطة. إذا كان النقل يحدث أثناء الحمل بواسطة المادة نفسها (الغاز) ، وعند التوصيل الحراري - بواسطة الجسيمات ، فإن الإشعاع لا يحتاج إلى "وسطاء". وهكذا ، تنقل الشمس حرارتها عبر الفراغ بدقة من خلال الإشعاع.