L'energia tèrmica és el terme que fem servir per descriure el nivell d'activitat de les molècules en un objecte. L'augment de l'excitació s'associa, d'una manera o altra, a un augment de la temperatura, mentre que en els objectes freds, els àtoms es mouen molt més lentament.
Exemples de transferència de calor es poden trobar a tot arreu: a la natura, la tecnologia i la vida quotidiana.
Exemples de transferència de calor
El major exemple de transferència de calor és el sol, que escalfa el planeta Terra i tot el que hi ha. A la vida quotidiana, podeu trobar moltes opcions similars, només en un sentit molt menys global. Aleshores, quins són alguns exemples de transferència de calor a la vida quotidiana?
Aquí n'hi ha alguns:
- Cuina de gas o elèctrica i, per exemple, una paella per fregir ous.
- Els combustibles d'automòbil com la gasolina proporcionen energia tèrmica al motor.
- La torradora inclosa converteix un tros de pa en torrada. S'associa amb radiantl'energia tèrmica de la torrada, que treu la humitat del pa i el fa cruixent.
- Una tassa calenta de cacau al vapor escalfa les mans.
- Qualsevol flama, des de flames de llumins fins a incendis forestals massius.
- Quan es posa gel en un got d'aigua, l'energia tèrmica de l'aigua el fon, és a dir, l'aigua en si és una font d'energia.
- El radiador o el sistema de calefacció de casa teva proporciona calor durant els mesos d'hivern llargs i freds.
- Els forns convencionals són fonts de convecció, com a conseqüència de la qual s'escalfen els aliments que s'hi col·loquen i s'inicia el procés de cocció.
- Es poden observar exemples de transferència de calor al teu propi cos, agafant un tros de gel a la mà.
- L'energia tèrmica és fins i tot dins del gat, que pot escalfar els genolls del propietari.
La calor és moviment
Els fluxos de calor estan en constant moviment. Les principals vies de la seva transmissió es poden anomenar convenció, radiació i conducció. Vegem aquests conceptes amb més detall.
Què és la conductivitat?
Potser, molts han notat més d'una vegada que a la mateixa habitació les sensacions de tocar el terra poden ser completament diferents. És agradable i càlid caminar per la catifa, però si entres al bany amb els peus descalços, una frescor notable dona immediatament una sensació d'alegria. No on hi ha calefacció per terra radiant.
Llavors, per què es congela la superfície enrajolada? Tot és perquèconductivitat tèrmica. És un dels tres tipus de transferència de calor. Sempre que dos objectes de diferents temperatures estan en contacte entre ells, l'energia tèrmica passarà entre ells. Alguns exemples de transferència de calor en aquest cas inclouen els següents: subjectar-se a una placa metàl·lica, l' altre extrem es col·loca sobre la flama d'una espelma, amb el pas del temps, podeu sentir ardor i dolor, i en el moment que toqueu el ferro mànec d'una olla d'aigua bullint, et pots cremar.
Factors de conductivitat
La conductivitat bona o dolenta depèn de diversos factors:
- El tipus i la qualitat del material amb què estan fets els objectes.
- La superfície de dos objectes en contacte.
- Diferència de temperatura entre dos objectes.
- Gruix i mida dels articles.
En forma d'equació, es veu així: la velocitat de transferència de calor a un objecte és igual a la conductivitat tèrmica del material del qual està fet l'objecte, multiplicada per l'àrea de la superfície en el contacte, multiplicada per la diferència de temperatura. entre els dos objectes, i dividit pel gruix del material. És senzill.
Exemples de conductivitat
La transferència directa de calor d'un objecte a un altre s'anomena conducció, i les substàncies que condueixen bé la calor s'anomenen conductores. Alguns materials i substàncies no s'enfronten bé a aquesta tasca, s'anomenen aïllants. Aquests inclouen fusta, plàstic, fibra de vidre i fins i tot aire. Com sabeu, els aïlladors no aturen el flux.calor, però simplement alentir-lo fins a un grau o un altre.
Convecció
Aquest tipus de transferència de calor, com la convecció, es produeix en tots els líquids i gasos. Podeu trobar aquests exemples de transferència de calor a la natura i a la vida quotidiana. A mesura que el líquid s'escalfa, les molècules de la part inferior guanyen energia i es mouen més ràpidament, donant lloc a una disminució de la densitat. Les molècules de fluid calent comencen a moure's cap amunt mentre el refrigerant (el líquid més dens) comença a enfonsar-se. Després que les molècules fresques arribin al fons, tornen a rebre la seva part d'energia i tornen a tendir a la part superior. El cicle continua mentre hi hagi una font de calor a la part inferior.
Es poden donar exemples de transferència de calor a la natura de la següent manera: amb l'ajuda d'un cremador especialment equipat, l'aire calent, omplint l'espai d'un globus, pot elevar tota l'estructura a una alçada prou alta, la cosa és que l'aire càlid és més lleuger que l'aire fred.
Radiació
Quan t'asseus davant d'un foc, t'escalfa la calor que en emana. El mateix passa si portes el palmell de la mà a una bombeta encesa sense tocar-la. També et sentiràs càlid. Els exemples més grans de transferència de calor a la vida quotidiana i a la natura estan liderats per l'energia solar. Cada dia, la calor del sol travessa 146 milions de km d'espai buit fins a la mateixa Terra. És la força impulsora de totes les formes i sistemes de vida que existeixen avui al nostre planeta. Sense aquest mode de transmissió, estaríem en grans problemes i el món no seria el mateix que estem.el coneixem.
La radiació és la transferència de calor mitjançant ones electromagnètiques, ja siguin ones de ràdio, infrarojos, raigs X o fins i tot llum visible. Tots els objectes emeten i absorbeixen energia radiant, inclosa la pròpia persona, però no tots els objectes i substàncies s'enfronten a aquesta tasca igual de bé. Es poden considerar exemples de transferència de calor a la vida quotidiana utilitzant una antena convencional. Per regla general, el que irradia bé també és bo per absorbir. Pel que fa a la Terra, rep energia del sol, i després la retorna a l'espai. Aquesta energia de radiació s'anomena radiació terrestre i és la que fa possible la vida al planeta.
Exemples de transferència de calor a la natura, vida quotidiana, tecnologia
La transmissió d'energia, en particular tèrmica, és una àrea d'estudi fonamental per a tots els enginyers. La radiació fa que la Terra sigui habitable i proporciona energia solar renovable. La convecció és la base de la mecànica, és responsable del flux d'aire als edificis i de l'intercanvi d'aire a les cases. La conductivitat et permet escalfar una olla simplement posant-la al foc.
Nombrosos exemples de transferència de calor en tecnologia i natura són evidents i es troben arreu del nostre món. Gairebé tots tenen un paper important, sobretot en l'àmbit de l'enginyeria mecànica. Per exemple, quan es dissenya el sistema de ventilació d'un edifici, els enginyers calculen la transferència de calor de l'edifici que l'envolta, així com la transferència interna de calor. A més, seleccionen materials que minimitzen o maximitzen la transferència de calor.mitjançant components individuals per optimitzar l'eficiència.
Evaporació
Quan els àtoms o les molècules d'un líquid (com l'aigua) estan exposats a un volum important de gas, tendeixen a entrar en estat gasós o evaporar-se espontàniament. Això es deu al fet que les molècules es mouen constantment en diferents direccions a velocitats aleatòries i xoquen entre elles. Durant aquests processos, alguns d'ells reben energia cinètica suficient per repel·lir-se de la font de calor.
No obstant això, no totes les molècules tenen temps d'evaporar-se i convertir-se en vapor d'aigua. Tot depèn de la temperatura. Així, l'aigua d'un got s'evaporarà més lentament que en una paella escalfada al fogó. L'aigua bullint augmenta molt l'energia de les molècules, la qual cosa al seu torn accelera el procés d'evaporació.
Conceptes bàsics
- La conductivitat és la transferència de calor a través d'una substància per contacte directe d'àtoms o molècules.
- La convecció és la transferència de calor a través de la circulació d'un gas (com l'aire) o un líquid (com l'aigua).
- La radiació és la diferència entre la quantitat de calor absorbida i reflectida. Aquesta capacitat depèn molt del color, els objectes negres absorbeixen més calor que els objectes lleugers.
- L'evaporació és el procés pel qual els àtoms o les molècules en estat líquid obtenen prou energia per convertir-se en gas o vapor.
- Els gasos d'efecte hivernacle són gasos que atrapen la calor del sol a l'atmosfera terrestre i produeixen un gas d'efecte hivernacle. Efecte. Hi ha dues categories principals: vapor d'aigua i diòxid de carboni.
- Les fonts d'energia renovables són recursos il·limitats que es reomplen de manera ràpida i natural. Aquests inclouen els exemples següents de transferència de calor a la natura i la tecnologia: vent i energia solar.
- La conductivitat tèrmica és la velocitat a la qual un material transfereix energia tèrmica per si mateix.
- L'equilibri tèrmic és un estat en què totes les parts del sistema es troben en el mateix règim de temperatura.
Aplicació pràctica
Nombrosos exemples de transferència de calor a la natura i la tecnologia (fotos de d alt) indiquen que aquests processos s'han d'estudiar bé i servir per sempre. Els enginyers apliquen els seus coneixements sobre els principis de la transferència de calor, investiguen noves tecnologies associades a l'ús de recursos renovables i menys destructives per al medi ambient. La clau és entendre que la transferència d'energia obre possibilitats infinites per a solucions d'enginyeria i molt més.
