Dom

Co to jest przewodzenie?

Zdefiniowaliśmy już przewodzenie ciepła podczas nauki o wymianie ciepła.
Przewodzenie ciepła to przenoszenie ciepła z cieplejszej części materiału do jego zimniejszej części bez rzeczywistego ruchu cząsteczek.
Podczas procesu przewodzenia ciepła energia cieplna jest przekazywana tylko kolejnym cząsteczkom. W tym procesie cząsteczki w ogóle nie opuszczają swojego średniego położenia. Tak więc w przewodzeniu cząsteczki ośrodka przekazują ciepło bez opuszczania położenia średniego. rzewodzenie ciepła nie ma miejsca w cieczach i ciałach stałych. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki zarówno gazów jak i cieczy poruszają się losowo lub w określonym kierunku.

Jak działa przewodzenie ciepła

Gdy jeden koniec metalowego pręta jest podgrzewany, cząsteczki na tym końcu zaczynają drgać coraz szybciej. Te cząsteczki na gorącym końcu mają większą energię kinetyczną wibracji w porównaniu z cząsteczkami, które nie są bezpośrednio narażone na ciepło. Te szybciej poruszające się cząsteczki/molekuły zderzają się z sąsiednimi cząsteczkami.

Podczas zderzenia przekazują one część swojej energii sąsiednim cząsteczkom. W ten sposób szybciej poruszające się lub drgające cząsteczki przekazują energię cieplną sąsiednim cząsteczkom. Te z kolei przekazują część swojej energii cząsteczkom znajdującym się w ich pobliżu. W ten sposób energia jest przenoszona przez zderzenia cząsteczek z gorącego końca obiektu do jego zimnego końca. Przekazywanie ciepła trwa do momentu, aż dwa końce obiektu będą miały tę samą temperaturę. W ten sposób energia ruchu termicznego jest przekazywana wzdłuż od jednej cząsteczki do następnej, utrzymując ich średnią pozycję stałą.
Substancje stałe, które łatwo przewodzą ciepło są dobrymi przewodnikami ciepła. Na przykład srebro, miedź itp. Wszystkie metale są dobrymi przewodnikami ciepła.
Te substancje, które nie przewodzą ciepła łatwo, nazywamy złymi przewodnikami ciepła. Na przykład drewno, tkanina, powietrze, papier itp. Ogólnie rzecz biorąc, dobre przewodniki ciepła są również dobrymi przewodnikami elektryczności.

Przykłady codziennego przewodzenia

• W zimie metalowa klamka wydaje się być zimniejsza niż drewniane drzwi. Dzieje się tak, ponieważ metalowa klamka jest dobrym przewodnikiem ciepła i ciepło przepływa z naszego ciała do klamki. Dlatego też wydaje się zimna
• Przybory kuchenne są wyposażone w drewniane uchwyty. To dlatego, że drewniane uchwyty nie pozwalają na przewodzenie ciepła z gorącego naczynia do ręki.
• Nowa kołdra jest cieplejsza niż stara kołdra, ponieważ nowa kołdra zawiera więcej powietrza w porach w porównaniu do starej kołdry.
• Lodówka jest wyposażona w izolowane ściany, aby zminimalizować szansę ciepła płynącego do lodówki z zewnątrz.

Ważne pojęcia związane z przewodnictwem

(1) Stan ustalony substancji:-

Aby zrozumieć stan ustalony substancji, rozważmy stały pręt metalowy. Podgrzejemy teraz jeden z końców pręta metalowego. W ten sposób jeden koniec pręta ma wyższą temperaturę, a drugi niższą.Z dyskusji o przekazywaniu ciepła przez przewodzenie wiemy, że energia cieplna przekazywana jest tylko kolejnym cząsteczkom. Podzielmy solidny metalowy pręt na różne segmenty, jak pokazano poniżej na rysunku

Tutaj, jeśli metalowy pręt nie jest izolowany, ciepło jest tracone do atmosfery przez konwekcję i promieniowanie. Można temu zapobiec umieszczając wokół pręta materiał nieprzewodzący.

Jeśli zaczniemy dostarczać ciepło do pręta na końcu P, to każda sekcja pręta otrzyma ciepło od sąsiedniej, poprzedniej sekcji. To jest sekcja C dostanie ciepło z sekcji B i sekcji B dostanie ciepło z sekcji A.
Ponownie rozważyć sekcje A, B i sekcji C. Teraz sekcja B dostaje ciepło z sekcji A. Część otrzymanego ciepła jest pochłaniana, dzięki czemu temperatura sekcji B wzrasta. Część tego ciepła otrzymanego płynie do atmosfery. Pozostała część ciepła jest przekazywana do sąsiedniego odcinka C.
W tym stanie temperatura każdego przekroju poprzecznego pręta. Dalej rośnie w czasie. Jest to stan nieustalony lub zmienny przewodzenia ciepła.

Tutaj, jeśli metalowy pręt nie jest izolowany, ciepło jest tracone do atmosfery przez konwekcję i promieniowanie. Można temu zapobiec umieszczając wokół pręta materiał nieprzewodzący.

W miarę upływu czasu i ciągłego dostarczania ciepła, osiąga się stan, w którym temperatura każdej sekcji staje się jednolita. W tym stanie żaden z odcinków pręta nie pochłania ciepła.

Ten stan pręta, gdy temperatura każdego przekroju poprzecznego pręta staje się stała i nie ma dalszego pochłaniania ciepła w żadnej części, nazywany jest stanem ustalonym lub stanem stacjonarnym.

Należy tu zauważyć, że
(1) Różne przekroje metalowego pręta mają różną temperaturę, ale temperatura każdego przekroju pozostaje stała z upływem czasu.
(2) Temperatura spada jak mnie więcej z dala od gorącego końca. Utraty ciepła do atmosfery można uniknąć przez przykrycie metalowego pręta materiałem izolacyjnym. W tym przypadku, w stanie ustalonym całkowita wymiana ciepła odbywa się przez przewodzenie. Od gorącego i (wyższa temperatura) pręta do zimnego końca (niższa temperatura).

(2) Powierzchnia izotermiczna :-

Powierzchnia substancji, której wszystkie cząsteczki lub molekuły mają tę samą temperaturę, nazywana jest powierzchnią izotermiczną.

Rysunek 5 poniżej przedstawia dwie powierzchnie izotermiczne $P$ i $Q$. Tutaj temperatura wszystkich punktów na powierzchni $P$ jest taka sama. Temperatura powierzchni $P$ nie jest taka sama jak temperatura powierzchni $Q$.

(3) Gradient temperatury :-

Szybkość zmiany temperatury wraz z odległością w kierunku przepływu ciepła nazywamy gradientem temperatury

Rozważmy poniższy rysunek rozważmy rysunek podany poniżej

Powyższy rysunek przedstawia dwie powierzchnie izotermiczne P i Q. Powierzchnia P ma temperaturę $(T+Delta T)$, a powierzchnia Q ma temperaturę $T$.

Sekcje $P$ i $Q$ na powyższym rysunku są powierzchniami izotermicznymi. Niech $Delta x$ będzie normalną odległością między tymi dwiema powierzchniami.Teraz temperatura odcinka $P$ jest większa niż temperatura odcinka $Q$. Niech $(T+Delta T)$ będzie temperaturą odcinka $P$, a $T$ temperaturą odcinka $Q$; wtedy gradient temperatury zapisujemy jako

begin{align} \tekst{grad.} T & = \frac{text{zmiana temp}}{text{dystans normalny}} \\ & = \frac{T-(T+Delta T)}}{Delta x} \\ & =- \frac{Delta T}{Delta x} \end{align} Gradient temperatury jest wielkością dodatnią w kierunku wzrostu temperatury. Ponieważ ciepło zawsze przepływa z wyższej temperatury do niższej. Gradient temperatury wzdłuż kierunku przepływu ciepła ma wartość ujemną.

(4) Szybkość przepływu ciepła :-

Ilość ciepła przekazywanego z obszaru izotermicznego w jednostce czasu w kierunku rozchodzenia się ciepła nazywamy szybkością przepływu ciepła. Jest ona oznaczana przez $H$. Jeśli $Q$ jest ilością ciepła przekazanego w czasie t; wtedy
$H=frac{Q}{T}$ Jednostkami są $Kcal{s ^{ – 1}}} $ , $J{s ^{ – 1}}$ i $cal{s ^{ – 1}}$

(5) Szybkość właściwa przepływu ciepła:-

Szybkość przepływu ciepła na jednostkę powierzchni nazywamy szybkością właściwą przepływu ciepła. Jest ono oznaczane przez $q$.$q= $frac{H}{A}$
Jednostkami są $Kcal.{m^{ – 2}}{s^{ – 1}}$, $K{m^{ – 2}}{s^{ – 1}}$ i $Cal.cm^{ – 2}{s^{ – 1}}$ i $Cal. 1}}$

link do tej strony poprzez skopiowanie następującego tekstu
Przeczytaj również

Przypisy
• Przenikanie ciepła
• Przewodzenie ciepła
• Przewodnictwo cieplne
• Opór cieplny i konduktancja
• Konwekcyjna wymiana ciepła
• Promieniowanie i promieniowanie ciała czarnego
• Prawo Stefana Boltzmanna
• Natura Promieniowanie cieplne & Prawo Wien’a przemieszczenia
• Prawo Kirchoff’a
• Prawo Newtona chłodzenia
• Przypisy
  • Problemy z wymianą ciepła
  • Prawo Problemy związane z przenoszeniem ciepła
  • Pytania wielokrotnego wyboru dotyczące przenoszenia ciepła
• Uwagi sprawdzające
  • Arkusz sprawdzający dotyczący przenoszenia ciepła

.