Nhiệt năng là thuật ngữ chúng ta dùng để mô tả mức độ hoạt động của các phân tử trong một vật thể. Tăng kích thích, bằng cách này hay cách khác, liên quan đến sự tăng nhiệt độ, trong khi ở các vật thể lạnh, các nguyên tử chuyển động chậm hơn nhiều.
Ví dụ về truyền nhiệt có thể được tìm thấy ở khắp mọi nơi - trong tự nhiên, công nghệ và cuộc sống hàng ngày.
Ví dụ về truyền nhiệt
Ví dụ lớn nhất về truyền nhiệt là mặt trời, nó làm ấm hành tinh Trái đất và mọi thứ trên đó. Trong cuộc sống hàng ngày, bạn có thể tìm thấy rất nhiều lựa chọn tương tự, chỉ theo nghĩa chung ít hơn nhiều. Vậy, một số ví dụ về sự truyền nhiệt trong cuộc sống hàng ngày là gì?
Đây là một số trong số chúng:
- Bếp ga hoặc bếp điện và ví dụ như chảo rán để rán trứng.
- Nhiên liệu ô tô như xăng cung cấp nhiệt năng cho động cơ.
- Máy nướng bánh mì đi kèm biến một miếng bánh mì thành bánh mì nướng. Nó được liên kết với rạng rỡnăng lượng nhiệt của bánh mì nướng, hút ẩm ra khỏi bánh mì và làm cho bánh mì giòn.
- Ly cacao nóng hổi làm ấm tay.
- Bất kỳ ngọn lửa nào, từ ngọn lửa diêm đến cháy rừng lớn.
- Khi cho đá vào cốc nước, nhiệt năng từ nước sẽ làm tan chảy nó, tức là bản thân nước là một nguồn năng lượng.
- Hệ thống tản nhiệt hoặc hệ thống sưởi trong nhà bạn cung cấp hơi ấm trong những tháng mùa đông dài lạnh giá.
- Lò nướng thông thường là nguồn đối lưu, nhờ đó thức ăn được đặt trong đó được làm nóng và quá trình nấu nướng bắt đầu.
- Ví dụ về sự truyền nhiệt có thể được quan sát trong chính cơ thể bạn, khi bạn cầm một cục đá trên tay.
- Năng lượng nhiệt thậm chí còn ở bên trong con mèo, có thể làm ấm đầu gối của chủ nhân.
Nhiệt là chuyển động
Dòng nhiệt chuyển động không đổi. Các cách truyền chính của chúng có thể được gọi là quy ước, bức xạ và dẫn truyền. Hãy xem xét các khái niệm này chi tiết hơn.
Độ dẫn điện là gì?
Có lẽ, nhiều người đã hơn một lần nhận thấy rằng trong cùng một căn phòng, cảm giác khi chạm sàn có thể hoàn toàn khác nhau. Thật tuyệt và ấm áp khi đi trên thảm, nhưng nếu bạn đi vào phòng tắm với đôi chân trần, một cảm giác mát mẻ dễ nhận thấy ngay lập tức mang lại cảm giác sảng khoái. Không phải nơi có hệ thống sưởi sàn.
Vậy tại sao bề mặt ốp lát lại bị đóng băng? Tất cả là vìdẫn nhiệt. Nó là một trong ba kiểu truyền nhiệt. Bất cứ khi nào hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau, năng lượng nhiệt sẽ truyền giữa chúng. Ví dụ về sự truyền nhiệt trong trường hợp này bao gồm: giữ chặt một tấm kim loại, đầu còn lại của tấm kim loại đặt trên ngọn lửa của ngọn nến, theo thời gian, bạn có thể cảm thấy bỏng rát và đau đớn, đồng thời khi chạm vào bàn ủi tay cầm của một nồi nước sôi, bạn có thể bị bỏng.
Yếu tố dẫn điện
Độ dẫn điện tốt hay xấu phụ thuộc vào một số yếu tố:
- Loại và chất lượng của vật liệu mà các đồ vật được tạo ra.
- Diện tích bề mặt tiếp xúc của hai vật thể.
- Chênh lệch nhiệt độ giữa hai đối tượng.
- Độ dày và kích thước của mặt hàng.
Ở dạng phương trình, có dạng như sau: Tốc độ truyền nhiệt cho một vật bằng độ dẫn nhiệt của vật liệu tạo ra vật đó, nhân với diện tích bề mặt nơi tiếp xúc, nhân với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đối tượng và chia cho độ dày của vật liệu. Thật đơn giản.
Ví dụ về độ dẫn điện
Sự truyền nhiệt trực tiếp từ vật này sang vật khác được gọi là sự dẫn, và chất dẫn nhiệt tốt được gọi là chất dẫn điện. Một số vật liệu và chất không đối phó tốt với nhiệm vụ này, chúng được gọi là chất cách điện. Chúng bao gồm gỗ, nhựa, sợi thủy tinh và thậm chí cả không khí. Như bạn đã biết, bộ cách ly không thực sự ngăn dòng chảy.nhiệt, nhưng chỉ cần làm chậm nó ở mức độ này hoặc mức độ khác.
Đối lưu
Kiểu truyền nhiệt này, giống như đối lưu, xảy ra trong tất cả các chất lỏng và khí. Bạn có thể tìm thấy những ví dụ như vậy về sự truyền nhiệt trong tự nhiên và trong cuộc sống hàng ngày. Khi chất lỏng nóng lên, các phân tử ở dưới đáy thu được năng lượng và chuyển động nhanh hơn, dẫn đến giảm mật độ. Các phân tử chất lỏng ấm bắt đầu di chuyển lên trên trong khi chất làm mát (chất lỏng đặc hơn) bắt đầu chìm xuống. Sau khi các phân tử nguội xuống đáy, chúng lại nhận được phần năng lượng của mình và lại có xu hướng lên trên. Chu kỳ tiếp tục miễn là có một nguồn nhiệt ở phía dưới.
Ví dụ về sự truyền nhiệt trong tự nhiên có thể được đưa ra như sau: với sự trợ giúp của một đầu đốt được trang bị đặc biệt, không khí ấm áp, lấp đầy không gian của một quả bóng bay, có thể nâng toàn bộ cấu trúc lên một độ cao vừa đủ, điều là không khí ấm áp nhẹ hơn không khí lạnh.
Xạ
Khi bạn ngồi trước đống lửa, bạn sẽ được sưởi ấm bởi hơi ấm tỏa ra từ nó. Điều tương tự cũng xảy ra nếu bạn đưa lòng bàn tay vào bóng đèn đang cháy mà không chạm vào nó. Bạn cũng sẽ cảm thấy ấm áp. Các ví dụ lớn nhất về sự truyền nhiệt trong cuộc sống hàng ngày và tự nhiên được dẫn dắt bởi năng lượng mặt trời. Mỗi ngày, sức nóng của mặt trời đi qua 146 triệu km không gian trống đến tận Trái đất. Nó là động lực đằng sau tất cả các dạng và hệ thống của sự sống tồn tại trên hành tinh của chúng ta ngày nay. Nếu không có phương thức truyền tải này, chúng ta sẽ gặp rắc rối lớn, và thế giới sẽ không giống như chúng ta.chúng tôi biết anh ấy.
Bức xạ là sự truyền nhiệt bằng sóng điện từ, cho dù là sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, tia X hay thậm chí là ánh sáng nhìn thấy. Tất cả các vật thể đều phát ra và hấp thụ năng lượng bức xạ, kể cả bản thân con người, nhưng không phải tất cả các vật thể và vật chất đều thực hiện tốt nhiệm vụ này như nhau. Ví dụ về sự truyền nhiệt trong cuộc sống hàng ngày có thể được xem xét bằng cách sử dụng một ăng-ten thông thường. Theo quy luật, cái gì phát xạ tốt thì cũng hấp thụ tốt. Đối với Trái đất, nó nhận năng lượng từ mặt trời, sau đó đưa nó trở lại không gian. Năng lượng bức xạ này được gọi là bức xạ trên mặt đất, và nó là thứ tạo nên sự sống trên hành tinh.
Ví dụ về truyền nhiệt trong tự nhiên, cuộc sống hàng ngày, công nghệ
Truyền năng lượng, đặc biệt là nhiệt, là một lĩnh vực nghiên cứu cơ bản cho tất cả các kỹ sư. Bức xạ làm cho Trái đất có thể sống được và cung cấp năng lượng mặt trời tái tạo. Đối lưu là cơ sở của cơ học, chịu trách nhiệm cho luồng không khí trong các tòa nhà và trao đổi không khí trong nhà ở. Độ dẫn điện cho phép bạn làm nóng nồi bằng cách chỉ cần châm lửa.
Rất nhiều ví dụ về truyền nhiệt trong công nghệ và tự nhiên là hiển nhiên và được tìm thấy trên khắp thế giới của chúng ta. Hầu như tất cả chúng đều đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong lĩnh vực cơ khí. Ví dụ, khi thiết kế hệ thống thông gió của một tòa nhà, các kỹ sư tính toán sự truyền nhiệt từ tòa nhà xung quanh nó, cũng như truyền nhiệt bên trong. Ngoài ra, họ lựa chọn các vật liệu giảm thiểu hoặc tối đa sự truyền nhiệt.thông qua các thành phần riêng lẻ để tối ưu hóa hiệu quả.
Bốc hơi
Khi các nguyên tử hoặc phân tử của chất lỏng (chẳng hạn như nước) tiếp xúc với một thể tích khí đáng kể, chúng có xu hướng chuyển sang trạng thái khí hoặc bay hơi một cách tự nhiên. Điều này là do các phân tử liên tục chuyển động theo các hướng khác nhau với tốc độ ngẫu nhiên và va chạm với nhau. Trong quá trình này, một số chúng nhận được động năng đủ để đẩy chúng ra khỏi nguồn nhiệt.
Tuy nhiên, không phải tất cả các phân tử đều có thời gian để bay hơi và trở thành hơi nước. Mọi thứ phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy, nước trong ly sẽ bay hơi chậm hơn so với trong chảo đun trên bếp. Đun sôi nước làm tăng đáng kể năng lượng của các phân tử, do đó đẩy nhanh quá trình bay hơi.
Khái niệm cơ bản
- Độ dẫn điện là sự truyền nhiệt qua một chất do các nguyên tử hoặc phân tử tiếp xúc trực tiếp.
- Đối lưu là sự truyền nhiệt thông qua sự lưu thông của chất khí (chẳng hạn như không khí) hoặc chất lỏng (chẳng hạn như nước).
- Bức xạ là sự chênh lệch giữa lượng nhiệt bị hấp thụ và phản xạ. Khả năng này phụ thuộc nhiều vào màu sắc, các vật đen hấp thụ nhiệt nhiều hơn các vật sáng.
- Bốc hơi là quá trình các nguyên tử hoặc phân tử ở trạng thái lỏng thu được đủ năng lượng để trở thành khí hoặc hơi.
- Khí nhà kính là khí giữ nhiệt của mặt trời trong bầu khí quyển của Trái đất, tạo ra khí nhà kính. Hiệu ứng. Có hai loại chính - hơi nước và carbon dioxide.
- Nguồn năng lượng tái tạo là nguồn tài nguyên vô hạn, bổ sung một cách nhanh chóng và tự nhiên. Chúng bao gồm các ví dụ sau về truyền nhiệt trong tự nhiên và công nghệ: gió và năng lượng mặt trời.
- Độ dẫn nhiệt là tốc độ vật liệu truyền nhiệt năng qua chính nó.
- Cân bằng nhiệt là trạng thái trong đó tất cả các bộ phận của hệ thống ở cùng một chế độ nhiệt độ.
Ứng dụng thực tế
Nhiều ví dụ về truyền nhiệt trong tự nhiên và công nghệ (hình trên) chỉ ra rằng các quá trình này cần được nghiên cứu và phục vụ tốt. Các kỹ sư áp dụng kiến thức của họ về nguyên lý truyền nhiệt, nghiên cứu các công nghệ mới có liên quan đến việc sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo và ít tàn phá môi trường. Điều quan trọng là hiểu rằng truyền năng lượng mở ra khả năng vô tận cho các giải pháp kỹ thuật và hơn thế nữa.
