Які існують види теплопередачі?

Теплопередача в природі дозволяє існувати Всесвіту в тому вигляді, до якого всі ми звикли. Важко сказати, як би виглядав світ, зникни процес теплопередачі хоч на мить. Давайте докладніше розглянемо, які існують види теплопередачі і що розуміється під цим терміном.

Згідно загальноприйнятим визначенням, теплопередача являє собою фізичний процес, при якому теплова енергія тим чи іншим способом розподіляється між кількома тілами з різним ступенем нагрівання. Процес припиняється при вирівнюванні їх температур, або, іншими словами, при досягненні термодинамічної рівноваги.

Перерахуємо, які бувають базові види теплопередачі: конвекція, теплопровідність, випромінювання. Всі інші можливі різновиди являють собою поєднання двох або декількох базових способів. Цей момент завжди необхідно враховувати.

Конвекція знайома кожному з дитинства. Само латинське слово «convectio» означає перенесення. Отже, при конвекції має місце перенесення тепла потоками самої речовини. Вона характерна для газів і рідин, хоча іноді відбувається в деяких сипучих матеріалах. Уявімо спекотний літній день: над поверхнею нагрітої землі помітно легке марево - це спотворення пояснюється висхідними повітряними потоками. З настанням ночі, коли нагревающее дію сонячних променів припиняється, починається процес вирівнювання температур поверхні землі і повітря: грунт повідомляє теплову енергію нижнім верствам атмосфери (Це змішаний механізм передачі тепла), які піднімаються вгору, заміщаючи більш холодними повітряними масами. Ось інший приклад: поміщаємо кип'ятильник в ємність з водою і включаємо його в мережу. При уважному спостереженні помітні рухомі потоки води. Гарячі маси зміщуються від джерела тепла, а на їх місце надходять більш холодні.

Що може бути краще цікавої бесіди за чашкою гарячого чаю холодним зимовим вечором? При цьому досить на мить відволіктися і взятися за визирає край металевої ложки, щоб швидко відсмикнути руку, уникаючи опіку. Причина проста - деякі види теплопередачі дуже швидко нагріли метал ложки до температури води в чашці. Мова йде про теплопровідності. Ситуацій, в яких можна зустрітися з таким виглядом передачі тепла, величезна кількість. Дамо визначення: теплопровідність - це перенесення теплової енергії від більш нагрітого ділянки тіла більш холодному допомогою складових тіло часток (електрони, атоми, молекули). Окремий випадок - передача тепла між різними об'єктами, що знаходяться в зіткненні. Різні матеріали володіють різною теплопровідністю. Так, якщо нагріти один кінець дерев'яного бруска, то другий буде холодним. А от якщо проробити такий досвід з металевим прутом, то результат буде протилежний. Дана різниця обумовлена відмінністю у внутрішній структурі матеріалів.

Розглядаючи види теплопередачі, не можна не згадати передачу тепла випромінюванням. Джерело тепла генерує електромагнітні коливання з довжиною хвилі до 1000 мкм (інфрачервона частина спектру). Інтенсивність променевого потоку і температура нагрітого тіла знаходяться в прямій залежності. Щоб зрозуміти, як випромінювання переносить тепло, достатньо провести невеликий експеримент - розпалити багаття і помістити між собою і вогнем прозоре скло. Незважаючи на перешкоду, тепло все одно буде передаватися. Або подивіться на кішку, яка взимку лежить на підвіконні під променями сонця, гріючись. Все просто - у цих прикладах теплова енергія передається випромінюванням. Одна з особливостей такого способу передачі тепла - незалежність від проміжних середовищ. Якщо при конвекції перенесення відбувається самим речовиною (газом), а при теплопровідності - частинками, то випромінювання не потребує «посередниках». Так, Сонце передає своє тепло через вакуум саме за допомогою випромінювання.