Aquí el lector trobarà informació general sobre què és la transferència de calor, i també considerarà detalladament el fenomen de la transferència de calor radiant, la seva obediència a determinades lleis, les característiques del procés, la fórmula de la calor, l'ús. de la transferència de calor per part de l'home i el seu flux a la natura.
Entrada a l'intercanvi de calor
Per entendre l'essència de la transferència de calor radiant, primer n'has d'entendre l'essència i saber què és?
La transferència de calor és un canvi en l'índex d'energia de tipus intern sense treball sobre l'objecte o subjecte, i també sense treball realitzat pel cos. Aquest procés sempre procedeix en una direcció específica, és a dir: la calor passa d'un cos amb un índex de temperatura més alt a un cos amb un de més baix. En arribar a la igualació de temperatures entre cossos, el procés s'atura, i es realitza amb l'ajuda de la conducció de calor, la convecció i la radiació.
- La conducció tèrmica és el procés de transferència d'energia interna d'un fragment corporal a un altre o entre cossos quan entren en contacte.
- La convecció és la transferència de calor resultant detransferència d'energia juntament amb fluxos de líquid o gas.
- La radiació és de naturalesa electromagnètica, emesa a causa de l'energia interna d'una substància que es troba en un estat d'una determinada temperatura.
La fórmula de calor us permet fer càlculs per determinar la quantitat d'energia transferida, però, els valors mesurats depenen de la naturalesa del procés en curs:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – calefacció i refrigeració;
- Q=mλ - cristal·lització i fusió;
- Q=mr - condensació de vapor, ebullició i evaporació;
- Q=mq – combustió de combustible.
Relació entre el cos i la temperatura
Per entendre què és la transferència de calor radiant, cal conèixer les lleis bàsiques de la física sobre la radiació infraroja. És important recordar que qualsevol cos la temperatura del qual és superior a zero en termes absoluts sempre irradia energia tèrmica. Es troba en l'espectre infrarojo d'ones de naturalesa electromagnètica.
No obstant això, diferents cossos, amb la mateixa temperatura, tindran una capacitat diferent per emetre energia radiant. Aquesta característica dependrà de diversos factors com ara: estructura corporal, naturalesa, forma i estat de la superfície. La naturalesa de la radiació electromagnètica es refereix a l'ona corpuscular dual. El camp de tipus electromagnètic té un caràcter quàntic, i els seus quants estan representats per fotons. En interactuar amb els àtoms, els fotons s'absorbeixen i transfereixen la seva energia als electrons, el fotó desapareix. Exponent d'energia fluctuació tèrmicaaugmenta l'àtom d'una molècula. En altres paraules, l'energia irradiada es converteix en calor.
L'energia radiada es considera la quantitat principal i es denota amb el signe W, mesurat en joules (J). El flux de radiació expressa el valor mitjà de la potència durant un període de temps molt més gran que els períodes d'oscil·lacions (l'energia emesa durant una unitat de temps). La unitat emesa pel corrent s'expressa en joules per segon (J/s), el watt (W) es considera l'opció generalment acceptada.
Introducció a la transferència de calor radiant
Ara més informació sobre el fenomen. La transferència de calor radiant és l'intercanvi de calor, el procés de transferència d'un cos a un altre, que té un índex de temperatura diferent. Es produeix amb l'ajuda de la radiació infraroja. És electromagnètic i es troba a les regions de l'espectre d'ones de naturalesa electromagnètica. El rang d'ona es troba en el rang de 0,77 a 340 µm. Els intervals de 340 a 100 µm es consideren d'ona llarga, els 100-15 µm pertanyen al rang d'ona mitjana i les longituds d'ona curtes de 15 a 0,77 µm.
La part d'ona curta de l'espectre infraroig és adjacent a la llum visible i les parts d'ona llarga de les ones entren a l'ona de ràdio ultracurta. La radiació infraroja es caracteritza per una propagació rectilínia, és capaç de refractar, reflectir i polaritzar. Capaç de penetrar en una varietat de materials que són opacs a la llum visible.
En altres paraules, la transferència de calor radiant es pot caracteritzar com a transferènciacalor en forma d'energia d'ones electromagnètiques, mentre que el procés transcorre entre superfícies que es troben en procés de radiació mútua.
L'índex d'intensitat ve determinat per la disposició mútua de superfícies, les capacitats emissives i absorbents dels cossos. La transferència de calor radiant entre cossos difereix dels processos de convecció i conducció de calor en què la calor es pot enviar a través del buit. La similitud d'aquest fenomen amb altres es deu a la transferència de calor entre cossos amb diferents índexs de temperatura.
Flux de radiació
La transferència de calor radiant entre cossos té un cert nombre de fluxos de radiació:
- El flux de radiació intrínsec - E, que depèn de l'índex de temperatura T i de les característiques òptiques del cos.
- Fluxos de radiació incident.
- Tipus de fluxos de radiació absorbits, reflectits i transmesos. En resum, són iguals a Epad.
L'entorn en què es produeix l'intercanvi de calor pot absorbir la radiació i introduir la seva pròpia.
L'intercanvi de calor radiant entre un nombre determinat de cossos es descriu mitjançant un flux de radiació efectiu:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Els cossos, a qualsevol temperatura, amb indicadors L=1, R=0 i O=0, s'anomenen "absolutament negres". L'home va crear el concepte de "radiació negra". Es correspon amb els seus indicadors de temperatura a l'equilibri del cos. L'energia de radiació emesa es calcula utilitzant la temperatura del subjecte o objecte, la naturalesa del cos no afecta això.
Seguint les lleisBoltzmann
Ludwig Boltzmann, que va viure al territori de l'Imperi austríac el 1844-1906, va crear la llei Stefan-Boltzmann. Va ser ell qui va permetre a una persona entendre millor l'essència de l'intercanvi de calor i operar amb informació, millorant-la al llarg dels anys. Tingueu en compte la seva redacció.
La llei de Stefan-Boltzmann és una llei integral que descriu algunes característiques dels cossos absolutament negres. Us permet determinar la dependència de la densitat de potència de radiació d'un cos negre del seu índex de temperatura.
Obeir la llei
Les lleis de la transferència de calor radiant obeeixen la llei de Stefan-Boltzmann. El nivell d'intensitat de la transferència de calor per conducció i convecció de calor és proporcional a la temperatura. L'energia radiant en el flux de calor és proporcional a la temperatura a la quarta potència. Sembla així:
q=σ A (T14 – T2 4).
A la fórmula, q és el flux de calor, A és l'àrea superficial del cos que irradia energia, T1 i T2 són les temperatures que emeten els cossos i l'entorn que absorbeix aquesta radiació.
La llei anterior de la radiació tèrmica descriu exactament només la radiació ideal creada per un cos absolutament negre (a.h.t.). Pràcticament no hi ha aquests cossos a la vida. Tanmateix, superfícies planes negres s'apropen a l'A. Ch. T. La radiació dels cossos lleugers és relativament feble.
S'ha introduït un factor d'emissivitat per tenir en compte la desviació de la idealitat de nombrososquantitat de s.t. al component correcte de l'expressió que explica la llei de Stefan-Boltzmann. L'índex d'emissivitat és igual a un valor inferior a un. Una superfície plana negra pot portar aquest coeficient fins a 0,98, mentre que un mirall metàl·lic no superarà el 0,05. Per tant, les absorbances són altes per als cossos negres i baixes per als cossos especulars.
Sobre el cos gris (s.t.)
En la transferència de calor, sovint s'esmenta un terme com a cos gris. Aquest objecte és un cos que té un coeficient d'absorció de radiació electromagnètica de tipus espectral inferior a un, que no es basa en la longitud d'ona (freqüència).
L'emissió de calor és la mateixa segons la composició espectral de la radiació d'un cos negre amb la mateixa temperatura. Un cos gris es diferencia d'un de negre per un indicador inferior de compatibilitat energètica. Al nivell de foscor espectral de s.t. la longitud d'ona no es veu afectada. A la llum visible, el sutge, el carbó i la pols de platí (negre) estan a prop del cos gris.
Camps d'aplicació del coneixement de la transferència de calor
L'emissió de calor es produeix constantment al nostre voltant. A les instal·lacions residencials i d'oficines, sovint es poden trobar escalfadors elèctrics que s'encarreguen de la radiació de calor, i ho veiem en forma de resplendor vermellós d'una espiral: aquesta calor pertany al visible, "es troba" a la vora de la espectre infrarojo.
Escalfar l'habitació, de fet, està implicat en un component invisible de radiació infraroja. S'aplica el dispositiu de visió nocturnauna font de radiació de calor i receptors sensibles a la radiació infraroja, que us permeten navegar bé a les fosques.
Sun Energy
El sol és, amb raó, l'emissor més potent d'energia de naturalesa tèrmica. Escalfa el nostre planeta des d'una distància de cent cinquanta milions de quilòmetres. La intensitat de la radiació solar, que s'ha registrat durant molts anys i per diverses estacions situades a diverses parts de la terra, correspon a aproximadament 1,37 W/m2.
És l'energia del sol que és la font de vida al planeta Terra. Actualment, moltes ments estan ocupades intentant trobar la manera més eficaç d'utilitzar-lo. Ara coneixem panells solars que poden escalfar edificis residencials i proporcionar energia per a les necessitats diàries.
En tancament
En resum, el lector ara pot definir la transferència de calor radiant. Descriu aquest fenomen a la vida i a la natura. L'energia radiant és la característica principal de l'ona d'energia transmesa en aquest fenomen, i les fórmules enumerades mostren com calcular-la. En la posició general, el procés en si obeeix a la llei de Stefan-Boltzmann i pot tenir tres formes, depenent de la seva naturalesa: el flux de radiació incident, radiació de tipus propi i reflectida, absorbida i transmesa.
