Hali ya upitishaji wa hali ya joto ni uhamishaji wa nishati katika umbo la joto katika mguso wa moja kwa moja wa miili miwili bila kubadilishana yoyote ya jambo au kwa kubadilishana kwake. Katika kesi hii, nishati hupita kutoka kwa mwili mmoja au eneo la mwili na joto la juu kwenda kwa mwili au eneo lenye joto la chini. Tabia ya kimwili ambayo huamua vigezo vya uhamisho wa joto ni conductivity ya joto. Uendeshaji wa mafuta ni nini, na inaelezewaje katika fizikia? Makala haya yatajibu maswali haya.
Dhana ya jumla ya upitishaji joto na asili yake
Ikiwa unajibu kwa maneno rahisi swali la nini conductivity ya joto ni katika fizikia, basi inapaswa kusemwa kuwa uhamisho wa joto kati ya miili miwili au maeneo tofauti ya mwili huo ni mchakato wa kubadilishana nishati ya ndani kati ya chembe ambazo kuunda mwili (molekuli, atomi, elektroni na ioni). Nishati ya ndani yenyewe inajumuisha sehemu mbili muhimu: nishati ya kinetiki na nishati inayoweza kutokea.
Mwendo wa joto katika fizikia ni nini kwa mtazamo wa asili ya hiimaadili? Kwa kiwango cha microscopic, uwezo wa vifaa vya kufanya joto hutegemea microstructure yao. Kwa mfano, kwa vinywaji na gesi, mchakato huu wa kimwili hutokea kwa sababu ya mgongano wa machafuko kati ya molekuli; katika yabisi, sehemu kuu ya joto iliyohamishwa huanguka kwenye ubadilishanaji wa nishati kati ya elektroni za bure (katika mifumo ya metali) au phononi (vitu visivyo vya metali).), ambayo ni mitetemo ya kimitambo ya kimiani ya fuwele.
Kiwakilisho cha hisabati cha upitishaji joto
Hebu tujibu swali la nini conductivity ya joto ni nini, kutoka kwa mtazamo wa hisabati. Ikiwa tunachukua mwili wa homogeneous, basi kiasi cha joto kinachohamishwa kwa njia hiyo kwa mwelekeo fulani kitakuwa sawa na eneo la uso perpendicular kwa mwelekeo wa uhamisho wa joto, conductivity ya mafuta ya nyenzo yenyewe na tofauti ya joto katika ncha za joto. mwili, na pia itakuwa kinyume na uwiano wa unene wa mwili.
Matokeo yake ni fomula: Q/t=kA(T2-T1)/x, hapa Q/t - joto (nishati) huhamishwa kupitia mwili kwa wakati t, k - mgawo wa conductivity ya mafuta ya nyenzo ambayo mwili unaozingatiwa unafanywa, A - eneo la sehemu ya mwili, T2 -T 1 - tofauti ya joto kwenye ncha za mwili, pamoja na T2>T1, x - unene wa mwili ambao joto Q hupitishwa.
Njia za kuhamisha nishati ya joto
Kwa kuzingatia swali la nini conductivity ya joto ya nyenzo, tunapaswa kutaja mbinu zinazowezekana za uhamisho wa joto. Nishati ya joto inaweza kuhamishwa kati ya miili tofauti kwa kutumiamichakato ifuatayo:
- uendeshaji - mchakato huu unakwenda bila uhamishaji wa suala;
- convection - uhamishaji joto unahusiana moja kwa moja na mwendo wa mada yenyewe;
- mionzi - uhamishaji joto unafanywa kutokana na mionzi ya sumakuumeme, yaani, kwa msaada wa fotoni.
Ili joto liweze kuhamishwa kwa kutumia michakato ya upitishaji au upitishaji, mawasiliano ya moja kwa moja kati ya miili tofauti ni muhimu, na tofauti kwamba katika mchakato wa upitishaji hakuna harakati ya macroscopic ya jambo, lakini katika mchakato wa convection harakati hii iko. Kumbuka kuwa mwendo wa hadubini hufanyika katika michakato yote ya kuhamisha joto.
Kwa halijoto ya kawaida ya makumi kadhaa ya digrii Selsiasi, inaweza kusemwa kuwa upitishaji na upitishaji huchangia sehemu kubwa ya joto linalohamishwa, na kiasi cha nishati inayohamishwa katika mchakato wa mionzi ni kidogo. Hata hivyo, mionzi huanza kuchukua jukumu kubwa katika mchakato wa uhamisho wa joto kwa joto la mia kadhaa na maelfu ya Kelvin, kwa kuwa kiasi cha nishati Q iliyohamishwa kwa njia hii huongezeka kwa uwiano wa nguvu ya 4 ya joto kabisa, yaani, ~ T. 4. Kwa mfano, jua letu hupoteza nguvu zake nyingi kupitia mionzi.
Mwengo wa joto wa yabisi
Kwa kuwa katika vitu vikali kila molekuli au atomi iko katika nafasi fulani na haiwezi kuiacha, uhamishaji wa joto kwa njia ya kupitisha hauwezekani, na mchakato pekee unaowezekana ni.conductivity. Kwa kuongezeka kwa joto la mwili, nishati ya kinetic ya chembe zake huongezeka, na kila molekuli au atomi huanza kuzunguka kwa nguvu zaidi. Utaratibu huu husababisha mgongano wao na molekuli au atomi za jirani, kama matokeo ya migongano kama hiyo nishati ya kinetiki huhamishwa kutoka chembe hadi chembe hadi chembe zote za mwili zimefunikwa na mchakato huu.
Kutokana na utaratibu wa hadubini uliofafanuliwa, wakati ncha moja ya fimbo ya chuma inapashwa joto, halijoto hutoka kwa fimbo nzima baada ya muda.
Joto halihamishi kwa usawa katika nyenzo dhabiti tofauti. Kwa hiyo, kuna nyenzo ambazo zina conductivity nzuri ya mafuta. Wanaendesha joto kwa urahisi na haraka kupitia wao wenyewe. Lakini pia kuna vikondakta au vihami joto duni ambavyo joto kidogo au haliwezi kupita kabisa.
Mgawo wa mgawo wa mafuta kwa yabisi
Mgawo wa mgawo wa joto wa vitu vibisi k una maana ya kimaumbile ifuatayo: huonyesha kiasi cha joto kinachopita kwa kila kitengo cha wakati kupitia eneo la uso wa kitengo katika sehemu yoyote ya unene wa uniti na urefu na upana usio na kikomo na tofauti ya joto. mwisho wake ni sawa na shahada moja. Katika mfumo wa kimataifa wa vitengo SI, mgawo k hupimwa kwa J/(smK).
Mgawo huu katika vitu vikali hutegemea halijoto, kwa hivyo ni desturi kukibainisha katika halijoto ya 300 K ili kulinganisha uwezo wa kufanya joto.nyenzo mbalimbali.
Mgawo wa upitishaji joto wa metali na nyenzo ngumu zisizo za metali
Metali zote, bila ubaguzi, ni conductors nzuri za joto, kwa uhamisho ambao zinawajibika kwa gesi ya elektroni. Kwa upande wake, vifaa vya ionic na covalent, pamoja na vifaa vyenye muundo wa nyuzi, ni vihami joto vyema, yaani, hufanya joto vibaya. Ili kukamilisha ufichuaji wa swali la nini conductivity ya mafuta ni, ni lazima ieleweke kwamba mchakato huu unahitaji uwepo wa lazima wa jambo ikiwa unafanywa kwa sababu ya convection au conduction, kwa hiyo, katika utupu, joto linaweza kuhamishwa tu kutokana na mionzi ya sumakuumeme.
Orodha iliyo hapa chini inaonyesha thamani za vigawo vya upitishaji joto kwa baadhi ya metali na zisizo za metali katika J/(smK):
- chuma - 47-58 kulingana na daraja la chuma;
- alumini - 209, 3;
- bronze - 116-186;
- zinki - 106-140 kulingana na usafi;
- shaba - 372, 1-385, 2;
- shaba - 81-116;
- dhahabu - 308, 2;
- fedha - 406, 1-418, 7;
- raba - 0, 04-0, 30;
- fiberglass - 0.03-0.07;
- matofali - 0, 80;
- mti - 0, 13;
- glasi - 0, 6-1, 0.
Kwa hivyo, conductivity ya mafuta ya metali ni maagizo 2-3 ya ukubwa wa juu kuliko maadili ya conductivity ya mafuta kwa vihami, ambayo ni mfano mkuu wa jibu la swali la conductivity ya chini ya mafuta ni nini.
Thamani ya uboreshaji wa halijoto ina jukumu muhimu katika nyingimichakato ya viwanda. Katika michakato fulani, wao hutafuta kuiongeza kwa kutumia kondakta nzuri za joto na kuongeza eneo la mguso, wakati kwa wengine wanajaribu kupunguza upitishaji wa joto kwa kupunguza eneo la mguso na kutumia vifaa vya kuhami joto.
Upitishaji katika vimiminika na gesi
Uhamishaji wa joto katika vimiminika unafanywa na mchakato wa upitishaji. Utaratibu huu unahusisha harakati ya molekuli ya dutu kati ya kanda na joto tofauti, yaani, wakati wa convection, kioevu au gesi huchanganywa. Majimaji yanapotoa joto, molekuli zake hupoteza baadhi ya nishati ya kinetiki na jambo hilo huwa mnene zaidi. Kinyume chake, wakati suala la maji linapokanzwa, molekuli zake huongeza nishati yao ya kinetic, harakati zao huwa kali zaidi, kwa mtiririko huo, kiasi cha suala huongezeka, na wiani hupungua. Ndiyo maana tabaka za baridi za suala huwa zinaanguka chini ya ushawishi wa mvuto, na tabaka za moto hujaribu kuinuka. Utaratibu huu husababisha mchanganyiko wa maada, kuwezesha uhamishaji wa joto kati ya tabaka zake.
Mwezo wa joto wa baadhi ya vimiminika
Ukijibu swali la nini ni conductivity ya mafuta ya maji, inapaswa kueleweka kuwa ni kutokana na mchakato wa convection. Mgawo wa upitishaji hewa wa joto ni 0.58 J/(smK).
Kwa vimiminika vingine, thamani hii imeorodheshwa hapa chini:
- pombe ya ethyl - 0.17;
- asetone - 0, 16;
- glycerol - 0, 28.
Yaani maadiliupitishaji joto wa vimiminika hulinganishwa na zile za vihami joto kali.
Msongamano katika angahewa
Msongamano wa angahewa ni muhimu kwa sababu husababisha matukio kama vile upepo, vimbunga, kutokea kwa mawingu, mvua na mengine. Michakato hii yote inatii sheria za asili za thermodynamics.
Miongoni mwa michakato ya upitishaji katika angahewa, muhimu zaidi ni mzunguko wa maji. Hapa tunapaswa kuzingatia maswali ya nini conductivity ya mafuta na uwezo wa joto wa maji. Uwezo wa joto wa maji unaeleweka kama kiasi cha kimwili kinachoonyesha ni kiasi gani cha joto lazima kihamishwe kwa kilo 1 ya maji ili joto lake liongezeke kwa digrii moja. Ni sawa na 4220 J.
Mzunguko wa maji unafanywa kama ifuatavyo: jua hupasha joto maji ya bahari, na sehemu ya maji huvukiza kwenye angahewa. Kutokana na mchakato wa kupitisha, mvuke wa maji hupanda hadi urefu mkubwa, kupoa, mawingu na mawingu kuunda, ambayo husababisha kunyesha kwa njia ya mvua ya mawe au mvua.
