Hapa msomaji atapata taarifa ya jumla kuhusu uhamishaji joto ni nini, na pia atazingatia kwa undani hali ya uhamishaji joto mkali, utiifu wake kwa sheria fulani, vipengele vya mchakato, fomula ya joto, matumizi. ya uhamishaji joto wa mwanadamu na mtiririko wake katika asili.
Ingia kwenye kubadilishana joto
Ili kuelewa kiini cha uhamishaji joto unaong'aa, lazima kwanza uelewe kiini chake na ujue ni nini?
Uhamisho wa joto ni badiliko katika faharasa ya nishati ya aina ya ndani bila kazi kwenye kitu au somo, na pia bila kazi inayofanywa na mwili. Utaratibu kama huo daima unaendelea kwa mwelekeo maalum, yaani: joto hupita kutoka kwa mwili na index ya juu ya joto hadi kwa mwili ulio na chini. Baada ya kufikia usawazishaji wa joto kati ya miili, mchakato huacha, na unafanywa kwa usaidizi wa upitishaji joto, upitishaji na mionzi.
- Uendeshaji wa joto ni mchakato wa kuhamisha nishati ya ndani kutoka kwa kipande kimoja cha mwili hadi kingine au kati ya miili inapogusana.
- Convection ni uhamishaji joto unaotokana nauhamishaji wa nishati pamoja na mtiririko wa kioevu au gesi.
- Mionzi ni asili ya sumakuumeme, hutolewa kutokana na nishati ya ndani ya dutu iliyo katika hali ya joto fulani.
Fomula ya joto hukuruhusu kufanya hesabu ili kubaini kiasi cha nishati inayohamishwa, hata hivyo, thamani zilizopimwa hutegemea asili ya mchakato unaoendelea:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) - inapokanzwa na kupoeza;
- Q=mλ – uwekaji fuwele na kuyeyuka;
- Q=mr - kufidia kwa mvuke, kuchemsha na kuyeyuka;
- Q=mq – mwako wa mafuta.
Uhusiano kati ya mwili na halijoto
Ili kuelewa uhamishaji joto unaong'aa ni nini, unahitaji kujua sheria za msingi za fizikia kuhusu mionzi ya infrared. Ni muhimu kukumbuka kwamba mwili wowote ambao joto lake ni juu ya sifuri kwa maneno kamili daima hutoa nishati ya joto. Inapatikana katika wigo wa infrared wa mawimbi ya asili ya sumakuumeme.
Hata hivyo, miili tofauti, yenye halijoto sawa, itakuwa na uwezo tofauti wa kutoa nishati mng'ao. Tabia hii itategemea mambo mbalimbali kama vile: muundo wa mwili, asili, sura na hali ya uso. Asili ya mionzi ya sumakuumeme inahusu mawimbi mawili, ya corpuscular. Sehemu ya aina ya umeme ina tabia ya quantum, na quanta yake inawakilishwa na photons. Kuingiliana na atomi, photoni huingizwa na kuhamisha nishati yao kwa elektroni, photon hupotea. Kubadilika kwa joto kwa kipeo cha nishatiatomi katika molekuli huongezeka. Kwa maneno mengine, nishati inayoangaziwa hubadilishwa kuwa joto.
Nishati ya mionzi inachukuliwa kuwa kiasi kikuu na inaonyeshwa kwa ishara W, inayopimwa kwa joules (J). Mzunguko wa mionzi huonyesha thamani ya wastani ya nguvu kwa kipindi cha muda ambacho ni kikubwa zaidi kuliko vipindi vya oscillations (nishati iliyotolewa wakati wa kitengo cha muda). Kipimo kinachotolewa na mkondo kinaonyeshwa kwa joule kwa sekunde (J / s), wati (W) inachukuliwa kuwa chaguo linalokubalika kwa ujumla.
Utangulizi wa uhamishaji joto mkali
Sasa zaidi kuhusu jambo hilo. Uhamisho wa joto mkali ni ubadilishanaji wa joto, mchakato wa kuhamisha kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine, ambao una index tofauti ya joto. Inatokea kwa msaada wa mionzi ya infrared. Ni ya sumakuumeme na iko katika maeneo ya wigo wa wimbi la asili ya sumakuumeme. Masafa ya mawimbi yako katika safu kutoka 0.77 hadi 340 µm. Masafa kutoka 340 hadi 100 µm huchukuliwa kuwa marefu, 100 - 15 µm ni ya safu ya mawimbi ya wastani, na urefu mfupi wa mawimbi kutoka 15 hadi 0.77 µm.
Sehemu ya mawimbi mafupi ya wigo wa infrared iko karibu na mwanga unaoonekana, na sehemu za mawimbi ya mawimbi marefu huenda kwenye mawimbi ya redio ya ultrashort. Mionzi ya infrared ina sifa ya uenezi wa rectilinear, ina uwezo wa kukataa, kutafakari na polarize. Inauwezo wa kupenya nyenzo mbalimbali ambazo haziko kwenye mwanga unaoonekana.
Kwa maneno mengine, uhamishaji joto unaong'aa unaweza kubainishwa kama uhamishajijoto katika mfumo wa nishati ya mawimbi ya kielektroniki, huku mchakato ukiendelea kati ya nyuso ambazo ziko katika mchakato wa mionzi ya pande zote.
Kielezo cha ukubwa hubainishwa na mpangilio wa pande zote wa nyuso, uwezo wa kufyonza na kufyonza wa miili. Uhamisho wa joto mkali kati ya miili hutofautiana na michakato ya upitishaji na upitishaji joto kwa kuwa joto linaweza kutumwa kupitia utupu. Kufanana kwa jambo hili na zingine kunatokana na uhamishaji wa joto kati ya miili yenye fahirisi tofauti za halijoto.
Mzunguko wa mionzi
Uhamisho mkali wa joto kati ya miili una idadi fulani ya mtiririko wa mionzi:
- Mtiririko wa mionzi ya asili - E, ambayo inategemea kiashiria cha joto T na sifa za macho za mwili.
- Mtiririko wa mionzi ya tukio.
- Aina zinazofyonzwa, zinazoakisiwa na zinazopitishwa za mnururisho wa mionzi. Kwa jumla, ni sawa na Epedi.
Mazingira ambamo kubadilishana joto hutokea yanaweza kunyonya mionzi na kuanzisha yake yenyewe.
Mbadilishano mng'ao wa joto kati ya idadi fulani ya miili hufafanuliwa na mtiririko mzuri wa mionzi:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Miili, kwa halijoto yoyote, yenye viashirio L=1, R=0 na O=0, inaitwa "nyeusi kabisa". Mwanadamu aliunda dhana ya "mionzi nyeusi". Inalingana na viashiria vyake vya joto kwa usawa wa mwili. Nishati ya mionzi inayotolewa huhesabiwa kwa kutumia halijoto ya mhusika au kitu, asili ya mwili haiathiri hili.
Kufuata sheriaBoltzmann
Ludwig Boltzmann, aliyeishi katika eneo la Milki ya Austria mnamo 1844-1906, aliunda sheria ya Stefan-Boltzmann. Ni yeye ambaye aliruhusu mtu kuelewa vizuri kiini cha kubadilishana joto na kufanya kazi na habari, kuboresha kwa miaka. Zingatia maneno yake.
Sheria ya Stefan-Boltzmann ni sheria muhimu inayoelezea baadhi ya vipengele vya miili nyeusi kabisa. Inakuruhusu kubainisha utegemezi wa msongamano wa nguvu ya mionzi ya mtu mweusi kwenye faharasa yake ya halijoto.
Kutii sheria
Sheria za uhamishaji joto ng'avu zinatii sheria ya Stefan-Boltzmann. Kiwango cha ukubwa wa uhamisho wa joto kwa njia ya uendeshaji wa joto na convection ni sawia na joto. Nishati ya mionzi katika mtiririko wa joto ni sawia na joto na nguvu ya nne. Inaonekana hivi:
q=σ A (T14 - T2 4).
Katika fomula, q ni mtiririko wa joto, A ni eneo la uso la mwili linalotoa nishati, T1 na T2 ni miili inayotoa halijoto na mazingira ambayo huchukua mionzi hii.
Sheria iliyo hapo juu ya mionzi ya joto inaelezea tu mionzi bora inayoundwa na mwili mweusi kabisa (a.h.t.). Kwa kweli hakuna miili kama hiyo maishani. Hata hivyo, nyuso nyeusi za gorofa zinakaribia A. Ch. T. Mionzi kutoka kwa miili ya mwanga ni dhaifu kiasi.
Kuna kipengele cha kutoa moshi kimeanzishwa ili kuzingatia mkengeuko kutoka kwa ukamilifu wa nyingikiasi cha s.t. katika sehemu sahihi ya usemi unaoelezea sheria ya Stefan-Boltzmann. Faharasa ya uzalishaji hewani ni sawa na thamani iliyo chini ya moja. Uso wa gorofa nyeusi unaweza kuleta mgawo huu hadi 0.98, wakati kioo cha chuma hakitazidi 0.05. Kwa hivyo, vifyozi ni vingi kwa miili nyeusi na chini kwa miili maalum.
Kuhusu mwili wa kijivu (s.t.)
Katika uhamishaji joto, mara nyingi neno hili hutajwa kama vile mwili wa kijivu. Kifaa hiki ni mwili ambao una mgawo wa ufyonzaji wa aina ya spectral wa mionzi ya sumakuumeme chini ya moja, ambayo haitegemei urefu wa mawimbi (frequency).
Utoaji wa joto ni sawa kulingana na muundo wa spectral wa mionzi ya mwili mweusi wenye halijoto sawa. Mwili wa kijivu hutofautiana na nyeusi kwa kiashiria cha chini cha utangamano wa nishati. Kwa kiwango cha weusi wa spectral wa s.t. urefu wa mawimbi hauathiriwi. Katika mwanga unaoonekana, masizi, makaa ya mawe na unga wa platinamu (nyeusi) ziko karibu na mwili wa kijivu.
Nga za utumiaji wa maarifa ya uhamishaji joto
Utoaji wa joto unaendelea kutokea karibu nasi. Katika majengo ya makazi na ofisi, mara nyingi unaweza kupata hita za umeme zinazohusika na mionzi ya joto, na tunaiona katika mfumo wa mwanga mwekundu wa ond - joto kama hilo ni la inayoonekana, "inasimama" kwenye ukingo wa taa. wigo wa infrared.
Kupasha joto chumba, kwa kweli, kunatumika katika kipengele kisichoonekana cha mionzi ya infrared. Kifaa cha maono ya usiku kinatumikachanzo cha mionzi ya joto na vipokezi vinavyoathiriwa na mionzi ya infrared, ambayo hukuruhusu kusogeza vizuri gizani.
Nishati ya Jua
Jua ndilo kitoa nishati chenye nguvu zaidi katika hali ya joto. Inapasha joto sayari yetu kutoka umbali wa kilomita milioni mia moja na hamsini. Nguvu ya mionzi ya jua, ambayo imerekodiwa kwa miaka mingi na vituo mbalimbali vilivyo katika sehemu mbalimbali za dunia, inalingana na takriban 1.37 W/m2.
Ni nishati ya jua ambayo ni chanzo cha uhai kwenye sayari ya Dunia. Hivi sasa, akili nyingi ziko busy kujaribu kutafuta njia bora zaidi ya kuitumia. Sasa tunajua paneli za jua zinazoweza kupasha joto majengo ya makazi na kutoa nishati kwa mahitaji ya kila siku.
Tunafunga
Kwa muhtasari, msomaji sasa anaweza kufafanua uhamishaji wa joto unaong'aa. Eleza jambo hili katika maisha na asili. Nishati ya mionzi ni sifa kuu ya wimbi la nishati iliyopitishwa katika jambo kama hilo, na fomula zilizoorodheshwa zinaonyesha jinsi ya kuhesabu. Katika hali ya jumla, mchakato wenyewe unatii sheria ya Stefan-Boltzmann na unaweza kuwa na aina tatu, kulingana na asili yake: mtiririko wa mionzi ya tukio, mionzi ya aina yake na kuakisiwa, kufyonzwa na kupitishwa.
