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Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung. Flugzeuge müssen gekühlt werden. Werden sie die gleiche Temperatur anzeigen?

In der Natur gibt es drei Arten der Wärmeübertragung: 1) Wärmeleitfähigkeit; 2) Konvektion; 3) Strahlung.

Wärmeleitfähigkeit

Unter Wärmeleitfähigkeit versteht man die Übertragung von Wärme von einem Körper auf einen anderen, wenn diese in Kontakt kommen, oder von einem wärmeren Körperteil auf einen kalten.

Verschiedene Stoffe haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten. Alle Metalle haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Gase haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit; ein Vakuum hat keine Wärmeleitfähigkeit (im Vakuum gibt es keine Partikel, die für Wärmeleitfähigkeit sorgen würden).

Stoffe, die Wärme schlecht leiten, werden als Wärmeisolatoren bezeichnet.

Zu den künstlich hergestellten Wärmeisolatoren gehören Steinwolle, Polystyrolschaum, Schaumgummi und Metallkeramik (die bei der Herstellung von Raumschiffen verwendet werden).

Konvektion

Die Ausbreitung von Wärme durch sich bewegende Gas- oder Flüssigkeitsströme wird Konvektion genannt.

Bei der Konvektion wird Wärme durch den Stoff selbst übertragen. Konvektion wird nur in Flüssigkeiten und Gasen beobachtet.

Wärmestrahlung

Die Ausbreitung von Wärme von einem warmen Körper mittels Infrarotstrahlen wird als Wärmestrahlung bezeichnet.

Wärmestrahlung ist die einzige Art der Wärmeübertragung, die im Vakuum stattfinden kann. Je höher die Temperatur, desto stärker ist die Wärmestrahlung. Wärmestrahlung wird beispielsweise von Menschen, Tieren, der Erde, der Sonne, einem Ofen, einem Feuer erzeugt. Infrarotstrahlung kann mit einem Thermographen (Wärmekamera) abgebildet oder gemessen werden.

Infrarot-Wärmekameras erfassen unsichtbare Infrarot- oder Wärmestrahlung und liefern genaue, berührungslose Temperaturmessungen. Infrarot-Thermografie ermöglicht die vollständige Visualisierung der Wärmestrahlung. Die Abbildung zeigt die Infrarotstrahlung einer menschlichen Handfläche.

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Bei der thermografischen Inspektion von Gebäuden und Bauwerken ist es möglich, Strukturbereiche mit erhöhter Wärmedurchlässigkeit zu erkennen, die Qualität der Verbindungen verschiedener Bauwerke zu überprüfen und Bereiche mit erhöhtem Luftaustausch zu finden.

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Beispiele für 15–20 thermische Phänomene, die angeben, welches (Strahlung; Konvektion; Wärmeübertragung)

Erhitzen und Abkühlen, Verdampfen und Sieden, Schmelzen und Erstarren sowie Kondensation sind Beispiele für thermische Phänomene.

Die Hauptwärmequelle auf der Erde ist die Sonne. Darüber hinaus nutzen die Menschen jedoch viele künstliche Wärmequellen: Feuer, Öfen, Warmwasserbereitung, Gas- und Elektroheizungen usw.

Die Frage, was Wärme ist, konnte nicht sofort beantwortet werden. Erst im 18. Jahrhundert wurde klar, dass alle Körper aus Molekülen bestehen, dass sich Moleküle bewegen und miteinander interagieren. Dann erkannten Wissenschaftler, dass Wärme mit der Bewegungsgeschwindigkeit von Molekülen zusammenhängt. Wenn Körper erhitzt werden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Moleküle, und wenn sie abkühlen, verringert sie sich.

Sie wissen, dass sich der Tee nach einer Weile erwärmt, wenn Sie einen kalten Löffel in heißen Tee geben. In diesem Fall gibt der Tee einen Teil seiner Wärme nicht nur an den Löffel, sondern auch an die umgebende Luft ab. Anhand des Beispiels wird deutlich, dass Wärme von einem stärker erhitzten Körper auf einen weniger erhitzten Körper übertragen werden kann. Es gibt drei Methoden der Wärmeübertragung: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung.

Ein Beispiel für Wärmeleitung ist das Erhitzen eines Löffels in heißem Tee. Alle Metalle haben eine gute Wärmeleitfähigkeit.

Konvektion überträgt Wärme in Flüssigkeiten und Gasen. Wenn wir Wasser in einem Topf oder Wasserkocher erhitzen, erwärmen sich zuerst die unteren Wasserschichten, sie werden leichter und strömen nach oben, wodurch kaltes Wasser entsteht. Bei eingeschalteter Heizung entsteht in einem Raum Konvektion. Heiße Luft aus der Batterie steigt auf und kalte Luft fällt ab. Aber weder Wärmeleitfähigkeit noch Konvektion können erklären, wie beispielsweise die weit von uns entfernte Sonne die Erde erwärmt. In diesem Fall wird die Wärme durch Strahlung (Wärmestrahlen) durch den luftleeren Raum übertragen.

Zur Messung der Temperatur dient ein Thermometer. Normalerweise verwenden Sie Raum- oder medizinische Thermometer.

Wenn wir von der Celsius-Temperatur sprechen, meinen wir eine Temperaturskala, bei der 0 °C dem Gefrierpunkt von Wasser und 100 °C seinem Siedepunkt entspricht.

In einigen Ländern (USA, Großbritannien) wird die Fahrenheit-Skala verwendet. Darin entsprechen 212°F 100°C. Die Umrechnung der Temperatur von einer Skala auf eine andere ist nicht ganz einfach, aber bei Bedarf kann es jeder von Ihnen selbst tun. Um eine Celsius-Temperatur in eine Fahrenheit-Temperatur umzurechnen, multiplizieren Sie die Celsius-Temperatur mit 9, dividieren Sie durch 5 und addieren Sie 32. Um die umgekehrte Umrechnung durchzuführen, subtrahieren Sie 32 von der Fahrenheit-Temperatur, multiplizieren Sie den Rest mit 5 und dividieren Sie durch 9.

In der Physik und Astrophysik wird häufig eine andere Skala verwendet – die Kelvin-Skala. Darin wird die niedrigste Temperatur in der Natur (absoluter Nullpunkt) als 0 angenommen. Es entspricht -273°C. Die Maßeinheit dieser Skala ist Kelvin (K). Um die Celsius-Temperatur in die Kelvin-Temperatur umzurechnen, müssen Sie 273 zu Grad Celsius addieren. Celsius ist beispielsweise 100° und Kelvin ist 373 K. Um die Temperatur zurück zu konvertieren, müssen Sie 273 subtrahieren. 0 K ist beispielsweise -273° C.

Es ist nützlich zu wissen, dass die Temperatur auf der Sonnenoberfläche 6000 K und im Inneren 15.000.000 K beträgt. Die Temperatur im Weltraum fernab von Sternen liegt nahe dem absoluten Nullpunkt.

Wir glauben, dass Sie nicht davon überzeugt sein müssen, wie wichtig thermische Phänomene sind. Das Wissen über sie hilft Menschen, Heizgeräte für Privathaushalte und Wärmekraftmaschinen (Verbrennungsmotoren, Dampfturbinen, Strahltriebwerke usw.) zu entwerfen, das Wetter vorherzusagen, Metall zu schmelzen, Wärmedämmung und hitzebeständige Materialien herzustellen, die überall verwendet werden – vom Hausbau bis hin zu Raumschiffe.

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Zusammenfassung der Lektion für die 8. Klasse „Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung“

Hier können Sie eine Unterrichtszusammenfassung für die 8. Klasse „Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung“ zum Thema: Physik herunterladen. Dieses Dokument hilft Ihnen, gutes und hochwertiges Material für den Unterricht vorzubereiten.

Betreff: Physik und Astronomie

Klasse: 8 Rus

Unterrichtsart: Kombiniert

Zweck der Lektion:

Technische Schulungshilfen: ___________________________________________________

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Unterrichtsstruktur

1.Organisation des Unterrichts (2 Min.)

Begrüßung der Studierenden

2. Hausaufgabenbefragung (15 Min.) Thema: Innere Energie. Möglichkeiten, die innere Energie zu verändern.

3. Erläuterung des neuen Materials. (15 Minuten)

Diese Arten der Wärmeübertragung haben ihre eigenen Eigenschaften, aber die Wärmeübertragung erfolgt bei jeder von ihnen immer in eine Richtung: von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten. In diesem Fall nimmt die innere Energie eines heißeren Körpers ab und die eines kälteren Körpers zu.

Das Phänomen der Energieübertragung von einem stärker erhitzten Körperteil auf einen weniger erhitzten oder von einem stärker erhitzten Körper auf einen weniger erhitzten Körper durch direkten Kontakt oder Zwischenkörper wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

In einem Festkörper sind die Teilchen ständig in oszillierender Bewegung, verändern aber ihren Gleichgewichtszustand nicht. Wenn sich die Temperatur eines Körpers bei Erwärmung erhöht, beginnen die Moleküle stärker zu schwingen, da ihre kinetische Energie zunimmt. Ein Teil dieser erhöhten Energie wird nach und nach von einem Teilchen auf ein anderes übertragen, d. h. von einem Körperteil zu benachbarten Körperteilen usw. Aber nicht alle Feststoffe übertragen Energie gleichermaßen. Darunter gibt es sogenannte Isolatoren, bei denen der Mechanismus der Wärmeleitung recht langsam abläuft. Dazu gehören Asbest, Pappe, Papier, Filz, Granit, Holz, Glas und eine Reihe anderer Feststoffe. Medb und Silber haben eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Sie sind gute Wärmeleiter.

Flüssigkeiten haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Wenn eine Flüssigkeit erhitzt wird, wird bei Kollisionen von Molekülen und teilweise aufgrund von Diffusion innere Energie von einem stärker erhitzten Bereich auf einen weniger erhitzten übertragen: Schnellere Moleküle dringen in einen weniger erhitzten Bereich ein.

In Gasen, insbesondere in verdünnten, befinden sich die Moleküle in relativ großen Abständen voneinander, sodass ihre Wärmeleitfähigkeit noch geringer ist als die von Flüssigkeiten.

Vakuum ist ein perfekter Isolator, da es keine Teilchen enthält, die innere Energie übertragen könnten.

Je nach innerem Zustand ist die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich.

Es ist bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser gering ist und wenn die obere Wasserschicht erhitzt wird, bleibt die untere Schicht kalt. Luft ist ein noch schlechterer Wärmeleiter als Wasser.

Konvektion ist ein Wärmeübertragungsprozess, bei dem Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen übertragen wird. Konvektion bedeutet auf Lateinisch „Mischen“. Konvektion existiert in Festkörpern nicht und findet auch nicht im Vakuum statt.

Begehren, das im Alltag und in der Technik weit verbreitet ist, ist natürlich oder kostenlos.

Ein Kühlkörper ist ein Gerät, bei dem es sich um einen flachen zylindrischen Behälter aus Metall handelt, dessen eine Seite schwarz und die andere glänzend ist. Darin befindet sich Luft, die sich bei Erwärmung ausdehnen und durch das Loch entweichen kann.

Absorption ist der Prozess der Umwandlung von Strahlungsenergie in innere Energie eines Körpers.

Schwarze Oberfläche ist der beste Emitter und beste Absorber, gefolgt von rauen, weißen und polierten Oberflächen.

4. Konsolidierung: (10 Min.) Selbsttestfragen, Aufgaben und Übungen

konkrete Aufgaben: 1) Vergleich der Wärmeleitfähigkeit von Metall und Glas, Wasser und Luft, 2) Beobachtung der Konvektion in einem Wohnzimmer.

6. Bewertung des Wissens der Studierenden. (1 Min.)

Basisliteratur: Physik und Astronomie Klasse 8

Zusätzliche Lektüre: N. D. Bytko „Physik“, Teil 1 und 2

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Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung, 8. Klasse

Hier können Sie Wärmeleitfähigkeit herunterladen. Konvektion. Strahlung, 8. Klasse für das Fach: Physik. Dieses Dokument hilft Ihnen, gutes und hochwertiges Material für den Unterricht vorzubereiten.

Notizen zum Physikunterricht in der 8. Klasse

Koschikowa Viktoria Alexandrowna,

Physik Lehrer

MBOU-Sekundarschule Nr. 47 der Stadt Belgorod, Region Belgorod

Unterrichtsthema: „Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung".

Wärmeleitfähigkeit. Konvektion. Strahlung

Der Zweck des Unterrichts: Aktivitäten zur Wahrnehmung, zum Verständnis und zum primären Auswendiglernen neuer Kenntnisse und Aktivitätsmethoden zu organisieren.

Während des Unterrichts

1. Organisationsphase

2. Hausaufgaben überprüfen

Testen (2 Optionen)

1. Temperatur ist eine physikalische Größe, die charakterisiert...

a) ...die Fähigkeit von Körpern, Arbeit zu verrichten.

b) ...verschiedene Zustände des Körpers.

c) ...Grad der Körpererwärmung.

2. Welche Lufttemperatur wurde mit dem in der Abbildung gezeigten Thermometer gemessen? Was ist der Fehler bei der Temperaturmessung?

a) 30,5 °C; 0,5 °C. b) 32 °C; 0,5 °C.

c) 32 °C; 1 °C. d) 30 °C; 1 °C.

3. Ein Glas enthält warmes Wasser (Nr. 1), das andere enthält heißes Wasser (Nr. 2) und das dritte enthält kaltes Wasser (Nr. 3). In welchem davon ist die Wassertemperatur am höchsten, in welchem bewegen sich die Wassermoleküle mit der geringsten Geschwindigkeit?

a) Nr. 2; Nr. 3. b) Nr. 3; Nr. 2. c) Nr. 1; Nr. 3. d) Nr. 2; Nr. 1

4. Welche der folgenden Phänomene sind thermisch?

a) Auf einen halben Löffel fallen. b) Die Suppe auf dem Herd erhitzen.

c) Schnee schmilzt in der Sonne. d) Schwimmen im Pool.

5. Welche Moleküle des Körpers sind an der thermischen Bewegung beteiligt? Bei welcher Temperatur?

a) Befindet sich auf der Körperoberfläche; bei Raumtemperatur.

b) Alle Moleküle; bei jeder Temperatur,

c) Befindet sich im Körperinneren; bei jeder Temperatur.

d) Alle Moleküle; bei hoher Temperatur.

6. Im Raum befinden sich gleiche Mengen Kohlendioxid in identischen Gefäßen unter dem Kolben. In welchem Gefäß hat das Gas an den in der Abbildung dargestellten Positionen der Kolben die größte Energie?

7. In welchem der folgenden Fälle verändert sich die innere Energie eines Körpers?

a) Ein Stein, der von einer Klippe fällt, fällt immer schneller.

b) Hanteln werden vom Boden gehoben und auf ein Regal gestellt.

c) Das Bügeleisen wurde angeschlossen und die Wäsche wurde gebügelt.

d) Das Salz wurde aus dem Beutel in den Salzstreuer gegossen.

8. Welche Veränderung der inneren Energie welchen Körpers tritt infolge der Wärmeübertragung in den oben genannten Situationen auf?

a) Erwärmung des Bohrers beim Bohren eines Lochs mit einem Bohrer.

b) Eine Abnahme der Gastemperatur, wenn es sich ausdehnt.

c) Ein Stück Butter im Kühlschrank abkühlen lassen,

d) Erwärmung der Räder eines fahrenden Zuges.

Test zum Thema:

1. Temperatureinheit...

a) ...Joule. b) ...Pascal. c) ...Watt. d) ...Grad Celsius.

2. Die Körpertemperatur hängt ab von...

a) ...seine innere Struktur. b) ...die Dichte seiner Substanz.

c) ...die Bewegungsgeschwindigkeit seiner Moleküle. d) ...die Anzahl der darin enthaltenen Moleküle.

3. Wie unterscheiden sich die Moleküle des heißen Tees von den Molekülen desselben Tees, wenn dieser abgekühlt ist?

eine Größe. b) Bewegungsgeschwindigkeit.

c) Die Anzahl der darin enthaltenen Atome. d) Farbe.

4. Welche Bewegung nennt man thermisch?

a) Die Bewegung eines Körpers, bei der er sich erwärmt.

b) Ständige chaotische Bewegung der Partikel, aus denen der Körper besteht.

c) Die Bewegung von Molekülen im Körper bei hoher Temperatur.

5. Innere Energie ist die Energie von Körperteilchen. Es besteht aus...

a) ...die kinetische Energie aller Moleküle.

b) ...potenzielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen.

c) ...kinetische und potentielle Energien aller Moleküle.

6. Welche Energie hat der von Meteorologen gestartete Ballon?

a) Kinetisch. b) Potenzial.

c) Intern. d) Alle diese Energiearten.

7. Auf welche Weise können Sie die innere Energie des Körpers verändern?

a) Indem man es in Bewegung setzt. b) Durch Arbeiten am Körper oder an ihm.

c) Anheben auf eine bestimmte Höhe. d) Durch Wärmeübertragung.

8. In welchem Beispiel verändert sich die innere Energie eines Körpers durch mechanische Arbeit?

a) Ein Teelöffel wird in ein Glas heißes Wasser gegeben.

b) Als der LKW stark bremste, kam ein Brandgeruch aus den Bremsen.

c) Im Wasserkocher kocht Wasser.

d) Eine Person wärmt ihre gefrorenen Hände, indem sie sie an eine warme Heizung drückt.

„Thermische Bewegung. Temperatur. Innere Energie"

3. Aktualisierung der subjektiven Erfahrung der Studierenden

Innere Energie

Möglichkeiten zur Steigerung der inneren Energie

Wärmeübertragung

Arten der Wärmeübertragung

4. Neues Wissen und neue Vorgehensweisen erlernen

1. Wärmeleitfähigkeit ist das Phänomen der Übertragung innerer Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen bei direktem Kontakt.

Abb.7,8 (Peryshkin-Lehrbuch)

Flüssigkeiten und Gase haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit, weil Der Abstand zwischen Molekülen ist größer als bei Festkörpern.

Folgende Materialien haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit: Wolle, Haare, Papier, Vogelfedern, Kork, Vakuum.

2. Konvektion – Energieübertragung durch Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen.

Damit in Gasen und Flüssigkeiten Konvektion entsteht, müssen diese von unten erwärmt werden.

3. Strahlung – Energieübertragung durch verschiedene Strahlen, d. h. in Form elektromagnetischer Wellen.

5. Erste Überprüfung des Verständnisses des Gelernten

6. Festigung des Gelernten

Arbeit an der Sammlung der Lukaschik-Probleme Nr. 945-955

7. Ergebnisse, Hausaufgaben

Punkte 4-6, Übungen 1-3

8. Reflexion

Liste der verwendeten Literatur

1. Peryshkin A.V. Physik. 8. Klasse. - M.: Bustard, 2009.

2. Gromov S.V., Rodina N.A. Physik. 9. Klasse - M.: Prosveshchenie, 2002.

3. Chebotareva V.A. Physiktests. 8. Klasse – Verlag „Prüfung“, 2009.

4. Lukaschik V.I., Ivanova E.V. Sammlung von Problemen in den Physikklassen 7-9 - M.: Prosveshchenie, 2008.

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Unterrichtsstunde in der 8. Klasse zum Thema „Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung“

Thema: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung.

Unterrichtsart: Kombiniert

Zweck der Lektion:

Lehrreich: Führen Sie das Konzept der Wärmeübertragung und die Arten der Wärmeübertragung ein und erklären Sie, dass die Wärmeübertragung bei jeder Art von Wärmeübertragung immer in eine Richtung erfolgt. dass je nach innerer Struktur die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich ist, dass eine schwarze Oberfläche der beste Emitter und der beste Absorber von Energie ist.

Entwicklung: kognitives Interesse am Thema entwickeln.

Lehrreich: Verantwortungsbewusstsein entwickeln, die Fähigkeit, seine Gedanken kompetent und klar auszudrücken, sich verhalten und im Team arbeiten können

Intersubjektkommunikation: Chemie, Mathematik

Anschauliche Hilfsmittel: 21-30 Zeichnungen, Wärmeleitfähigkeitstabelle

Unterrichtsstruktur

1.Organisation des Unterrichts (2 Min.)

Begrüßung der Studierenden

Überprüfung der Anwesenheit der Schüler und der Unterrichtsbereitschaft für den Unterricht.

2. Hausaufgabenbefragung (10 Min.) Thema: Innere Energie. Möglichkeiten, die innere Energie zu verändern.

3.Physisches Diktat (gegenseitige Prüfung) (5 Min.)

4. Erläuterung des neuen Materials. (15 Minuten)

Die Methode zur Änderung der inneren Energie, bei der Partikel eines stärker erhitzten Körpers mit größerer kinetischer Energie in Kontakt mit einem weniger erhitzten Körper Energie direkt auf die Partikel eines weniger erhitzten Körpers übertragen, wird als Wärmeübertragung bezeichnet. Es gibt drei Wärmemethoden Übertragung: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Strahlung.

Diese Arten der Wärmeübertragung haben ihre eigenen Eigenschaften, aber die Wärmeübertragung verläuft bei jeder von ihnen immer in eine Richtung: von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten. In diesem Fall nimmt die innere Energie eines heißeren Körpers ab und die eines kälteren Körpers zu.

In einem Festkörper sind die Teilchen ständig in oszillierender Bewegung, verändern aber ihren Gleichgewichtszustand nicht. Wenn sich die Temperatur eines Körpers bei Erwärmung erhöht, beginnen die Moleküle stärker zu schwingen, da ihre kinetische Energie zunimmt. Ein Teil dieser erhöhten Energie wird nach und nach von einem Teilchen auf ein anderes übertragen, d. h. von einem Körperteil zu benachbarten Körperteilen usw. Aber nicht alle Feststoffe übertragen Energie gleichermaßen. Darunter gibt es sogenannte Isolatoren, bei denen der Mechanismus der Wärmeleitung recht langsam abläuft. Dazu gehören Asbest, Pappe, Papier, Filz, Granit, Holz, Glas und eine Reihe anderer Feststoffe. Kupfer und Silber haben eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Sie sind gute Wärmeleiter.

In Gasen, insbesondere in verdünnten, befinden sich die Moleküle in relativ großen Abständen voneinander, sodass ihre Wärmeleitfähigkeit noch geringer ist als die von Flüssigkeiten.

Ein Vakuum ist ein perfekter Isolator, da es keine Teilchen zur Übertragung innerer Energie enthält.

Je nach innerem Zustand ist die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich.

Die Wärmeleitfähigkeit hängt von der Art der Energieübertragung in einer Substanz ab und hat nichts mit der Bewegung der Substanz selbst im Körper zu tun.

Konvektion ist ein Wärmeübertragungsprozess, bei dem Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen übertragen wird. Konvektion bedeutet im Lateinischen „Vermischen“. Konvektion existiert in Festkörpern nicht und findet auch nicht im Vakuum statt.

Die im Alltag und in der Technik weit verbreitete Konvektion ist natürlich oder kostenlos.

Wenn Flüssigkeiten oder Gase mit einer Pumpe oder einem Rührer gemischt werden, um sie gleichmäßig zu vermischen, spricht man von Konvektion und erzwungener Konvektion.

Bei der Übertragung von Wärme von einem erhitzten Körper auf einen Kühlkörper mithilfe von für das Auge unsichtbaren Wärmestrahlen wird die Art der Wärmeübertragung als Strahlungs- oder Strahlungswärmeübertragung bezeichnet

Absorption ist der Prozess der Umwandlung von Strahlungsenergie in innere Energie eines Körpers.

Strahlung (oder Strahlungswärmeübertragung) ist der Prozess der Energieübertragung von einem Körper auf einen anderen mithilfe elektromagnetischer Wellen.

Je höher die Körpertemperatur, desto höher die Strahlungsintensität. Für die Energieübertragung durch Strahlung ist kein Medium erforderlich: Wärmestrahlen können sich auch durch ein Vakuum ausbreiten.

Schwarze Oberfläche ist der beste Emitter und beste Absorber, gefolgt von rauen, weißen und polierten Oberflächen.

Gute Energieabsorber sind gute Energiesender und schlechte Energieabsorber sind schlechte Energiesender.

5. Konsolidierung: (10 Min.) Selbsttestfragen, Aufgaben und Übungen

7. Bewertung des Wissens der Studierenden (1 Minute). Betrachtung.

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Wärmeleitung durch Strahlung – Handbuch für Chemiker 21

Wärme kann durch Leitung, Strahlung und Konvektion von einem Teil des Raums in einen anderen übertragen werden. In der Praxis werden diese Arten der Wärmeübertragung nur sehr selten getrennt beobachtet (Konvektion geht beispielsweise mit Wärmeleitfähigkeit und Strahlung einher). Allerdings überwiegt häufig eine Art der Wärmeübertragung gegenüber anderen so sehr, dass ihr Einfluss vernachlässigt werden kann. Beispielsweise können wir davon ausgehen, dass der Wärmedurchgang durch die Wände von Apparaten ausschließlich durch Wärmeleitung erfolgt. Auch beim Erhitzen und Abkühlen von Feststoffen überwiegt die Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeübertragung kann durch Leitung, Konvektion oder Strahlung erfolgen. Wärmeleitung ist der Prozess der Wärmeübertragung durch einen Feststoff, beispielsweise die Wand eines Kolbens. Konvektion ist dort möglich, wo Stoffteilchen keinen festen Ort haben, also in Flüssigkeiten und Gasen. Dabei erfolgt die Wärmeübertragung durch bewegte Teilchen. Strahlung ist die Übertragung von Wärme durch Wärmestrahlen mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8–300 Mikrometern. Am häufigsten erfolgt die Wärmeübertragung gleichzeitig auf alle drei Arten, wenn auch natürlich nicht im gleichen Ausmaß.

Die Bildung von Dampf an der Flüssigkeits-Dampf-Grenzfläche erfolgt aufgrund der Wärmezufuhr von der Heizfläche durch die Dampfschicht durch Wärmeleitung und Strahlung.

Die Wechselwirkung brennbarer Dämpfe mit Luftsauerstoff findet in der Verbrennungszone statt, in die ständig brennbare Dämpfe und Luft einströmen müssen. Dies ist möglich, wenn die Flüssigkeit eine bestimmte, zum Verdampfen notwendige Wärmemenge erhält. Die Wärme beim Verbrennungsprozess kommt ausschließlich aus der Verbrennungszone (Flamme) und wird dort kontinuierlich abgegeben. Durch Strahlung wird Wärme von der Verbrennungszone an die Flüssigkeitsoberfläche übertragen. Eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitfähigkeit ist unmöglich, da die Bewegungsgeschwindigkeit der Dämpfe von der Oberfläche/Flüssigkeit zur Verbrennungszone größer ist als die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung durch sie von der Verbrennungszone zur Flüssigkeit. Auch eine Wärmeübertragung durch Konvektion ist nicht möglich; tan ist eine Dampfströmung

Die Wärmeverteilung im Inneren eines Körpers ist auf zwei Arten möglich: Wärmeleitung und Konvektion. Bei der ersten Methode breitet sich die Wärme durch Kollisionen von Molekülen aus, und die Moleküle des heißeren Teils des Körpers, die im Durchschnitt über eine größere kinetische Energie verfügen, übertragen einen Teil davon auf benachbarte Moleküle. So kann sich Wärme in einem Körper auch dann ausbreiten, wenn sich seine Teile nicht offensichtlich bewegen, beispielsweise in einem festen Körper. In Flüssigkeiten und Gasen erfolgt neben der Wärmeleitfähigkeit meist auch die Wärmeverteilung durch Konvektion, also durch direkte Wärmeübertragung durch stärker erhitzte Massen der Flüssigkeit, die bei Bewegung die Plätze weniger erhitzter Massen einnehmen. Bei Gasen ist es auch möglich, dass sich Wärme durch Strahlung von einem Teil des Gases auf einen anderen ausbreitet.

Die Wärmeübertragung von der Verbrennungszone zur Oberfläche von Ölabfällen erfolgt hauptsächlich durch Strahlung. Es besteht keine Wärmeleitfähigkeit zur Verdampfungsschicht, da die Bewegungsgeschwindigkeit der Dämpfe von der Flüssigkeitsoberfläche zur Verbrennungszone größer ist als die Geschwindigkeit ihrer Wärmeübertragung von der Verbrennungszone zur Flüssigkeit.

Wärmeübertragung durch Konvektion von der Oberfläche eines Festkörpers auf eine Flüssigkeit (Gas) oder umgekehrt erfolgt in Fällen, in denen Partikel eines Gases oder einer Flüssigkeit ihre Position relativ zu einer bestimmten Oberfläche ändern und gleichzeitig als Wärmeträger fungieren. Die Bewegung solcher Teilchen wird entweder durch die Bewegung der gesamten Flüssigkeitsmasse (Gas) unter dem Einfluss äußerer Einflüsse (erzwungene Konvektion) verursacht oder ist eine Folge der unterschiedlichen Dichten der Substanz an verschiedenen Punkten im Raum. verursacht durch die ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Masse des Stoffes (natürliche oder freie Konvektion). Mit der Konvektion geht immer eine Wärmeübertragung durch Leitung und Strahlung einher.

Wenn in einem Medium gleichzeitig eine Energieübertragung durch Strahlung und Wärmeleitfähigkeit stattfindet, ist die Größe, die die Intensität dieser Übertragung an einem bestimmten Punkt charakterisiert, der Vektor Chx = Chl Ch, wobei

Bei der Betrachtung einer Reihe angewandter Probleme ist es interessant, den Prozess der Wärmeübertragung in periodischen Medien zu untersuchen, die Vakuumschichten oder Hohlräume enthalten, in denen die Wärmeübertragung ausschließlich durch Strahlung erfolgt. In anderen Fällen sind diese Hohlräume mit Gas gefüllt, dessen Wärmeleitfähigkeit und Absorptionskoeffizient vernachlässigbar sind. In diesem Fall kann man das Vorhandensein von Gas oft vernachlässigen und diese Hohlräume als Vakuum betrachten. Strukturen und Materialien mit Zwischenschichten und Nolo-

Lose Materialien mit geringem Volumengewicht, wie zum Beispiel mit Gas bei atmosphärischem Druck gefüllte Pulver und Fasern, werden zur Isolierung von Luftverflüssigern, Tanks für flüssigen Sauerstoff und Stickstoff, Gastrennsäulen und anderen Geräten verwendet, deren Temperatur nicht unter den Siedepunkt der Flüssigkeit fällt Stickstoff. Bei solchen Isoliermaterialien kann das Verhältnis des Volumens des Gasraums zum Volumen des Feststoffmaterials 10 bis 100 betragen. Abbildung 5.53 zeigt die Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten einiger üblicher loser Materialien. Die Wärmeleitfähigkeit der besten Beispiele dieser Materialien nähert sich der von Luft an, was darauf hindeutet, dass die Luft, die den Raum zwischen den Partikeln einnimmt, den größten Teil der Wärme transportiert. Dies erklärt das Prinzip der gasgefüllten Isolierung, deren festes Material die Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion verhindert. Im Idealfall ist die Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Feststoffmaterials vernachlässigbar und die Wärmeübertragung erfolgt nur durch das Gas. Bei der tatsächlichen Isolierung gelangt ein Teil der Wärme direkt durch die Pulverpartikel oder Fasern, und die resultierende Wärmeleitfähigkeit ist normalerweise etwas größer als die des Gases. Eine Ausnahme bilden sehr feine Pulver, deren Abstände zwischen den Partikeln so gering sind, dass die durchschnittliche freie Weglänge der Gasmoleküle größer als diese Abstände ist; in diesem Fall nimmt die Wärmeleitfähigkeit des Gases ab, etwa mit abnehmendem Druck. Daher kann die Wärmeleitfähigkeit der Pulverisolierung, selbst wenn das Pulver mit Gas bei Atmosphärendruck gefüllt ist, geringer sein als die Wärmeleitfähigkeit des Gases, das den Raum zwischen den Partikeln füllt.

In einem guten Vakuum ist die Wärmeübertragung durch das Restgas vernachlässigbar. Bei der Konstruktion von Gefäßen wird daher darauf geachtet, den Wärmefluss durch die Stützelemente und die Wärmeübertragung durch Strahlung zu reduzieren. Der Wärmefluss durch die Isolierträger wird durch die Konstruktionsmerkmale und die mechanische Festigkeit der Träger bestimmt; eine allgemeine Lösung dieser Frage ist nicht möglich. Wenn die Abmessungen des Behälters nicht begrenzt sind, kann durch die Vergrößerung der Stützenlänge und die Verwendung eines Materials mit geringer Wärmeleitfähigkeit eine sehr geringe Wärmeübertragung entlang der Stützen gewährleistet werden. Selbst bei begrenzten Platzverhältnissen kann ein erfahrener Konstrukteur in der Regel eine Möglichkeit finden, den Wärmewiderstand der Stützen zu erhöhen. Im Gegensatz dazu hängt die Strahlungswärmeübertragung nur schwach von der Dicke des Isolierraums ab; bei geringer Dicke des Vakuumraums werden dessen Isoliereigenschaften aufgrund der Näherung sogar geringfügig verbessert

Die Wärmeübertragung durch jede Wand von einem heißeren Kühlmittel zu einem anderen, kälteren Kühlmittel ist ein relativ komplexes Phänomen. Nehmen wir beispielsweise ein Rohrbündel eines Verdampfers, das durch Rauchgase erhitzt wird, so gibt es drei elementare Methoden der Wärmeübertragung, die als die wichtigsten gelten. Die Wärme der Rauchgase wird durch Leitung, Konvektion und Strahlung auf die Strahlrohre übertragen. Wärme wird nur durch Wärmeleitung durch die Rohrwände und von der Innenfläche des Rohrs übertragen

Bei der Wärmeleitfähigkeit geht es um die Übertragung von Wärme durch die Bewegung und Kollision von Atomen und Molekülen, aus denen eine Substanz besteht. Es ähnelt dem Diffusionsprozess, bei dem Material über einen ähnlichen Mechanismus übertragen wird. Konvektion ist die Übertragung von Wärme durch die Bewegung großer Molekülansammlungen, ähnelt also im Wesentlichen dem Mischvorgang. Es ist offensichtlich, dass die Wärmeübertragung durch Konvektion nur in Flüssigkeiten und Gasen erfolgen kann, während in Festkörpern die Wärmeleitung die Hauptart der Wärmeübertragung darstellt. In Flüssigkeiten und Gasen wird neben der Konvektion auch Wärmeleitfähigkeit beobachtet, aber der erste Prozess ist ein viel schnellerer Prozess und überdeckt den zweiten Prozess normalerweise vollständig. Sowohl Leitung als auch Konvektion erfordern ein materielles Medium und können nicht in einem vollständigen Vakuum stattfinden. Dies verdeutlicht den Hauptunterschied zwischen diesen beiden Prozessen und dem Strahlungsprozess, der am besten im Vakuum abläuft. Der genaue Prozess, durch den die Übertragung von Energie durch Strahlung durch den leeren Raum erfolgt, ist noch nicht geklärt, aber für unsere Zwecke wird es zweckmäßig sein, ihn als durch Wellenbewegung in einem rein hypothetischen Medium (dem Äther) geschehend anzusehen. Es wird angenommen, dass die innere Energie einer Substanz auf die Wellenbewegung des Äthers übertragen wird; diese Bewegung breitet sich in alle Richtungen aus, und wenn eine Welle mit einer Substanz kollidiert, kann die Energie übertragen, reflektiert oder absorbiert werden. Wenn es absorbiert wird, kann es die innere Energie des Körpers auf drei Arten erhöhen: 1) durch Auslösen einer chemischen Reaktion,

Bei solchen Hochtemperaturprozessen wie Glasschmelzen, Ziegelbrennen, Aluminiumschmelzen usw., bei denen die Temperatur der Abgase zwangsläufig hoch ist, macht die Menge der nutzbaren Brennstoffwärme in der gesamten Verbrennungswärmebilanz nur einen kleinen Teil aus (im vorheriges Beispiel - 36 % ohne Berücksichtigung der Verluste durch Strahlung von den Ofenwänden). Daher können in diesem Fall Brennstoffeinsparungen durch den Einsatz von Wärmerückgewinnungsgeräten, beispielsweise Rekuperatoren zur Erwärmung der der Brennstoffverbrennung zugeführten Luft oder Abhitzekesseln zur Erzeugung von zusätzlichem Dampf, sowie durch eine Verbesserung der Wärmedämmung zur Reduzierung von Strahlungsverlusten erreicht werden , Wärmeleitfähigkeit und Konvektion von der Außenfläche der Ofenwände in den umgebenden Raum.

Der Wärmeaustausch im Kern, im Zwischenmedium und an den Grenzen zwischen ihnen erfolgt durch Wärmeleitfähigkeit des Elements des festen Skeletts des Materials, Wärmeübertragung von einem festen Teilchen zum benachbarten an Stellen ihres direkten Kontakts, molekulare Wärme Leitfähigkeit im Medium, das die Lücken zwischen Partikeln füllt, Wärmeübertragung an den Grenzen fester Partikel mit Strahlung der äußeren Umgebung von Partikel zu Partikel durch das Zwischenmedium, Konvektion von Gas und Feuchtigkeit zwischen den Partikeln.

Im Vakuum kondensierte Schichten reagieren äußerst empfindlich auf die Bedingungen ihrer Entstehung, insbesondere auf die Temperatur des Substrats, die Intensität der Kondensation, die Temperatur des kondensierten Gases, die Leistung des Wärmestroms, der der Kondensationsoberfläche durch Strahlung und durch Strahlung zugeführt wird die Wärmeleitfähigkeit des Restgases.

Im Zusammenhang mit dem oben Gesagten ist klar, dass der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Kondensat in Gleichung (5.52) keine thermische Eigenschaft eines monolithischen Körpers, sondern eines hochdispersen Materials ist. Dieses Material – Kondensat – besteht aus einem Skelett – einem Skelett, das eine Ansammlung einer großen Anzahl fester Partikel – Kristalle – darstellt, die durch mit Restgas gefüllte Lücken voneinander getrennt sind. In solch einem komplexen Material ist die Wärmeübertragung nicht mehr auf die Wärmeleitfähigkeit eines Festkörpers beschränkt, sondern erfolgt durch Wärmeübertragung entlang einzelner Partikel – einem Element des Festkörperskeletts des Wärmeübertragungsmaterials, dank der Wärmeleitfähigkeit von einem festes Teilchen zum benachbarten an Stellen seines direkten Kontakts, Wärmeleitfähigkeit des Restgases in den Poren und Hohlräumen zwischen Teilchen der Strahlung von Teilchen zu Teilchen.

Allgemeine Bestimmungen. In der Technik haben wir es oft mit solchen Fällen des Wärmeaustauschs zu tun, bei denen die Temperatur der Umgebung angegeben wird, mit der diese Oberfläche Wärme austauscht, und nicht die Temperatur der Wandoberfläche. Verglichen mit den Fragen der Wärmeleitfähigkeit und Wärmestrahlung von Festkörpern ist das Problem der Wärmeübertragung vom umgebenden flüssigen oder gasförmigen Medium auf die Wandoberfläche durch Konvektion wesentlich komplexer und daher weitgehend noch lange nicht gelöst dieser Tag. Wenn es um die Übertragung von Wärme von einem Feststoff auf eine Flüssigkeit oder ein Gas geht, ist der Wärmeaustausch aufgrund der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zum Wärmeaustausch aufgrund der Konvektion geringer. Letzteres ist, wie oben erwähnt, diejenige in einer sich bewegenden Flüssigkeits- oder Gasschicht neben der Wand aufgrund der in dieser vorhandenen Strömung

Die Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen kann durch Leitung, Konvektion und Wärmestrahlung erfolgen.

Viele feste und flüssige Polymere sind für Infrarotstrahlung nahezu undurchdringlich, sodass die einfallende Energie vom Körper absorbiert und an seiner Oberfläche in Wärme umgewandelt wird. Allerdings geht durch Konvektion und Strahlung immer noch ein Teil der Wärme unmittelbar an die Umgebung verloren. Die aufgenommene Wärme breitet sich durch den Prozess der konduktiven Wärmeübertragung im Körper aus. Die Temperaturverteilung in einem durch Strahlungsenergie erhitzten Körper hängt nicht nur vom Wärmefluss, sondern auch von der Wärmeleitfähigkeit des Stoffes und konvektiven Wärmeverlusten von der Oberfläche ab.

Die Wärmeübertragung kann durch eine der folgenden drei Methoden oder eine Kombination davon erfolgen. Bei diesen Methoden handelt es sich lediglich um 1) Wärmeleitung, 2) Konvektion und 3) Strahlung

Eine der gebräuchlichsten und ältesten (vorgeschlagen im Jahr 1880) ist die thermisch konduktometrische Methode. Der Betrieb thermisch konduktometrischer Gasanalysatoren basiert auf der Abhängigkeit des elektrischen Widerstands eines Leiters mit großem Tevon der Wärmeleitfähigkeit der den Leiter umgebenden Mischung. Wärme wird durch ein gasförmiges Medium durch Leitung, Konvektion und Strahlung übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit eines Gases hängt von seiner Zusammensetzung ab. Sie streben danach, den Anteil der Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung zu reduzieren bzw. zu stabilisieren.

Somit wird das zirkulierende Wasser in einem bestimmten Kühler durch die Übertragung von Wärme an die atmosphärische Luft gekühlt, und ein Teil der Wärme wird durch die Oberflächenverdunstung von Wasser übertragen – die Umwandlung eines Teils des Wassers in Dampf und die Übertragung dieses Dampfes durch Diffusion in die Luft, der andere Teil - aufgrund des Temperaturunterschieds von Wasser und Luft, d.h. Wärmeübertragung durch Kontakt (Wärmeleitung und Konvektion). Auch durch Strahlung wird dem Wasser eine sehr geringe Wärmemenge entzogen, die in der Wärmebilanz meist nicht berücksichtigt wird. Gleichzeitig kommt es durch Sonneneinstrahlung zu einem Wärmeeintrag in das gekühlte Wasser, der so gering ist, dass er in der Wärmebilanz von Kühltürmen und Sprühbecken vernachlässigt wird.

Die Wärmeübertragung von stärker erhitzten Körpern auf weniger erhitzte Körper erfolgt durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung. -

Vergleich von Wärmeübertragungsprozessen aufgrund von Strahlung und Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit wird durch die Bewegung von Mikropartikeln im Körper verursacht; der Wärmeaustausch durch Strahlung erfolgt durch elektromagnetische Wellen oder Photonen. Im Hohlraum gibt es keine Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen Körpern findet sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit eines materiellen Mediums statt. Wenn das Medium keine Strahlung absorbiert, hat seine Temperatur keinen Einfluss auf den Wärmeübertragungsprozess. Sie können beispielsweise einen Holzgegenstand in Brand setzen, indem Sie die Sonnenstrahlen mithilfe einer Linse aus Eis bündeln.

Bei der Verbrennung von Brennstoffen kommt es zu einer Freisetzung und Übertragung von Wärme sowie zu Verlusten, genauer gesagt zu einer Wärmeabgabe an die Umgebung. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Konvektion, das heißt, sie wird direkt durch einen aufsteigenden Gasstrom sowie durch einen Strom fester Partikel bewegt. Darüber hinaus erfolgt die Wärmeübertragung innerhalb von Gas- und Partikelströmen durch Leitung und Strahlung. Die Wärmeleitfähigkeit in Gas- und Partikelumgebungen sowie die molekulare Diffusion erfolgen unabhängig von deren Bewegung. Pot1 und Masse und Wärme aufgrund von Diffusion und Wärmeleitfähigkeit entstehen gemeinsam bei Vorhandensein von Gradienten – Temperatur und Konzentrationen (genauer: chemisches Potential x) – und werden durch gegenseitige lineare Funktionen und y7 bestimmt (siehe Kapitel V und VI). In der Praxis können jedoch der Wärmeübergang aufgrund des Konzentrationsgradienten sowie der Stofftransport aufgrund des Temperaturgradienten (Wärmediffusion) vernachlässigt werden.

Für eine isotherme Strömung T - onst und aus der Beziehung p = pRT folgt die Formel (Za) bei - 1. Bei einer adiabatischen Strömung wird davon ausgegangen, dass die Wärme nur durch Konvektion übertragen wird (es gibt keine Wärmeleitfähigkeit oder Strahlung). ) und wir haben dQ = O in der Formel ( 21). Für eine Single

Mehrere Kilowatt. Über einen Hilfsstromkreis wird ein Funke erzeugt, der eine Reihe von Ionen erzeugt, und anschließend wird im ionisierten Gas durch magnetische Induktion ein starker Ringstrom erzeugt. Das entstehende Plasma wird auf mehrere Zehntausend Kelvin erhitzt, was deutlich über der Temperatur liegt, bei der Quarzglas erweicht. Offensichtlich muss ein Weg gefunden werden, die Quelle vor Selbstzerstörung zu schützen, was durch einen Argonstrom erreicht wird, der als Kühler wirkt. Argon wird mit hoher Geschwindigkeit tangential aus dem Außenrohr zugeführt (Abb. 9-6), wodurch eine Wirbelströmung entsteht (siehe Abbildung) und die Temperatur sinkt. Heißes Plasma neigt dazu, sich in einiger Entfernung von den Wänden toroidförmig zu stabilisieren, was auch eine Überhitzung verhindert. Die Probe wird in einen Zerstäuber (in der Abbildung nicht dargestellt) gesprüht und von einem langsamen Argonstrom in die Mitte (zum Loch im Kuchen) transportiert. Hier wird es durch Wärmeleitung und Strahlung auf bis zu 7000 K erhitzt und vollständig zerstäubt und angeregt. Der Verlust nachweisbarer Atome aufgrund der Ionisierung (eine Schwierigkeitsquelle bei der Plasma-AAS) spielt bei der ICP-Spektroskopie aufgrund des Vorhandenseins leichter ionisierbarer Argonatome keine große Rolle.

Das Gasgemisch strömt durch die Kanäle zwischen den Katalysatorkörnern. In diesem Fall findet ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Partikeln und der Strömung statt. Im Kern der Strömung erfolgt die Stoff- und Wärmeübertragung hauptsächlich durch Konvektion, da die Strömung meist turbulent ist. In Oberflächennähe herrscht eine laminare Grenzschicht, deren Gasgeschwindigkeit an der Oberfläche des Granulats auf Null abfällt . Der Transport von Reagenzien und Reaktionsprodukten in Richtung senkrecht zur Oberfläche erfolgt durch molekulare Diffusion und Wärme durch Wärmeleitfähigkeit. Wärmeübertragung kann auch durch Wärmeleitung von Partikel zu Partikel über die Kontaktoberfläche und durch Strahlung zwischen Partikeln erfolgen.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung: Leitung, Konvektion und Wärmestrahlung. Unter Wärmeleitfähigkeit versteht man das Phänomen der Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen Partikeln unterschiedlicher Temperatur. Zu dieser Art gehört die Wärmeübertragung in Festkörpern, beispielsweise durch die Wand eines Apparates. Konvektion ist das Phänomen der Wärmeübertragung durch den Transport von Flüssigkeits- oder Gaspartikeln und deren Vermischung. Der Wärmeaustausch kann auch durch Strahlung erfolgen – die Übertragung von Energie wie Licht in Form elektromagnetischer Wellen.

Eine wichtige Rolle für den Verbrennungsprozess (Vergasung) von Brennstoff spielt die Richtung der gegenseitigen Bewegung der festen und gasförmigen Phase. Es gibt zwei bekannte Schemata zur Organisation der Bewegung von Gas- und Kraftstoffströmen: Gleichstrom und Gegenstrom. Im Direktströmungsschema von Gas- und Brennstoffströmen erfolgt die thermische Aufbereitung der Reagenzien weniger intensiv, ohne Beteiligung heißer Gase und hauptsächlich durch Wärmeübertragung aus der Verbrennungszone durch Wärmeübertragung und Strahlung. Beim Gegenfeuer-Schema wird eine zuverlässigere Zündung des Brennstoffs erreicht, da Wärme durch Konvektion von heißen Gasen und Wärmeleitfähigkeit von heißen Oberflächen übertragen wird, um ihn zu erhitzen.

Es ist zu beachten, dass der Begriff Wärmeleitfähigkeit in Bezug auf dispergierte Materialien nur bedingt verwendet werden kann, wenn unter diesem Begriff nicht nur die konduktive Wärmeübertragung (d. h. die Wärmeleitfähigkeit selbst), sondern auch die Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung verstanden wird. Somit ist der für dispergierte Medien ermittelte Wärmeleitfähigkeitskoeffizient ein bestimmter Wert, der dem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten in der Fourier-Gleichung entspricht, wenn diese Gleichung allgemein unter gegebenen Bedingungen anwendbar ist (d. h. wenn der Prozess der Wärmeübertragung durch die aufgeführten Mechanismen erfolgen kann). wird durch diese Gleichung recht genau beschrieben). Daher ist es richtiger, diese Größe als äquivalenten Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten zu bezeichnen (siehe Abschnitt II usw.). Vor diesem Hintergrund behalten wir der Kürze halber jedoch den allgemein akzeptierten Begriff der Wärmeleitfähigkeit bei.

Diese Forscher verglichen ihre Daten mit einem Ausdruck für die effektive Wärmeleitfähigkeit von Partikelaggregaten. Sie sagen, wie auch Mayer, dass die effektive Wärmeleitfähigkeit durch jede Oberfläche gleich der durchschnittlichen Wärmeleitfähigkeit von Luft und Kraftstoff in Bezug auf den von ihnen bedeckten Teil der Oberfläche ist und dass eine äquivalente Wärmeleitfähigkeit durch Schwarzkörperstrahlung erreicht wird durch Hohlräume. Mit dieser Gleichung und einer von ihm zugelassenen Vereinfachung konnte Mayer die effektive Wärmeleitfähigkeit der Brennstoffschicht durch die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit des Brennstoffs, das Hohlraumvolumen, die Temperatur in der Brennstoffschicht und den Durchmesser der Brennstoffschicht ausdrücken größte Partikel. Die Tensidleitfähigkeit des die Hohlräume füllenden Gases ist in den Analysedaten seiner verschiedenen Teile enthalten und kann nicht direkt erfasst werden. Als Indikator für die Größenordnung, die sich aus diesem Ausdruck ergibt, wird die effektive Wärmeleitfähigkeit einer Koksschicht bei einer Temperatur von 815 °C mit einem Hohlraumvolumen von 50 % und einer oberen Korngrößengrenze von 2,54 C/I angegeben, Es wurde ein Wert von 0,00414 ermittelt. Die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit des Brennstoffs beträgt nur einen so geringen Bruchteil (ca. 5 %) der effektiven, dass die effektive Wärmeleitfähigkeit der gesamten Schicht weitgehend unabhängig vom verwendeten Brennstoff ist.

Allgemeine Bestimmungen. In der Technik kommt es häufig zu Wärmeübertragungen, bei denen nicht die Wandoberflächentemperatur, sondern die Umgebungstemperatur vorgegeben wird. Im Vergleich zu Wärmeleitfähigkeit und Wärmestrahlung ist die Wärmeübertragung durch Konvektion vom umgebenden flüssigen oder gasförmigen Medium auf die Wandoberfläche ein viel komplexerer und noch lange nicht untersuchter Prozess. Wenn Wärme von einem Feststoff in eine Flüssigkeit oder ein Gas übertragen wird, nimmt der Wärmeaustausch aufgrund der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zum Wärmeaustausch aufgrund der Konvektion ab. Letzteres bedeutet, dass in einer sich bewegenden Flüssigkeits- oder Gasschicht neben der Wand aufgrund der in dieser Schicht vorhandenen Strömung alles mit der Wand in Kontakt kommt. Zeit neu. und neue Teilchen, die somit entweder Wärme mitnehmen oder an die Wand abgeben, mit der sie in Kontakt kommen. Dieser konvektive Transport

Auf eine bekannte Temperatur bringen und anstelle des Brenners platzieren. Auf diese Weise konnte der Wert der spektralen Helligkeit der Flamme ermittelt werden und daraus nach dem Kirchhoffschen Gesetz auch die spektrale Helligkeit des schwarzen Körpers bei gleicher Temperatur wie die Flammentemperatur. Diese Temperatur wurde mit der Temperatur der Flamme verglichen, die wie folgt gemessen wurde: Ein dünner Platin-Rhodium-Draht, der sich außerhalb der Flamme befand, wurde durch Durchleiten eines Stroms erhitzt und die Energie seiner Strahlung wurde mit einer Thermosäule bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Letztere wurden mit einem optischen Pyrometer gemessen. Auf dieser Grundlage wurde eine Strahlungsenergiekurve (in Watt pro Zentimeter Drahtlänge) als Funktion der Temperatur erstellt. Dann wurde der Draht in die Flamme eingeführt und seine Temperatur für verschiedene Werte der ihm zugeführten elektrischen Energie gemessen. Von hier aus wurde eine weitere Kurve erstellt, die die Energiezufuhr (in Watt pro Zentimeter Drahtlänge) als Funktion der Temperatur ausdrückt. Für einen bestimmten Temperaturwert schneiden sich diese Kurven. Für die Strahlung des Drahtes ist die Flamme nahezu transparent. Dies ergibt sich aus dem relativ geringen Emissionsvermögen des Drahtes im Bereich der Infrarotabsorptionsbänder der Flamme und wurde zusätzlich zu i jro durch direkte Experimente bestätigt. Daher ist bei dieser Temperatur die von der Hirse abgegebene Energiemenge gleich der übertragenen elektrischen Energiemenge. Dies kann nur dann geschehen, wenn keine Energie verloren geht und nicht durch Wärmeleitung oder Konvektion auf den Draht übertragen wird, d. h. wenn die Temperaturen des Drahtes und der Gasflamme gleich sind. Daher bestimmt der Schnittpunkt die Temperatur der Gasflamme.

Wenn der Tropfen verdunstet, kühlt er ab. Angesichts der Analogie zwischen den Phänomenen der Wärmeleitfähigkeit und der Diffusion (unter Vernachlässigung der Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung, unter Berücksichtigung des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten R eines gasförmigen Mediums als unabhängig von Temperatur und Dampfkonzentration, d. h. unter Berücksichtigung von l = onst), haben wir kann die Gleichungen für die stationäre Temperaturverteilung um einen kugelförmigen Tropfen schreiben, ähnlich (4.3)

Muraur lieferte keine vollständige quantitative Theorie, sondern verband die Ergebnisse einer Vielzahl von Experimenten mit einem qualitativen Bild des Verbrennungsprozesses. Die Oberflächenzersetzung des Brennstoffs, bei der ein brennbares Gasgemisch entsteht, wird als die geschwindigkeitsbestimmende Stufe der Verbrennung betrachtet und Parameter wie Druck, Anfangstemperatur, Flammentemperatur, Explosionswärme und Strahlung werden so interpretiert, als ob sie diese Anfangsphase beeinflussen würden Zersetzung. Die Energieübertragung von der Flamme auf die Oberfläche des Brennstoffs erfolgt durch den Prozess der Wärmeleitung, dessen Geschwindigkeit proportional zum Druck ist, und durch den Prozess der Strahlung, der vom Druck unabhängig ist. Daraus ergibt sich das folgende Gesetz für die Brenngeschwindigkeit

Unter natürlichen Bedingungen erfolgt die Übertragung innerer Energie zum Wärmeaustausch immer in einer genau definierten Richtung: von einem Körper mit höherer Temperatur zu einem Körper mit niedrigerer Temperatur. Wenn die Temperaturen der Körper gleich werden, stellt sich ein Zustand des thermischen Gleichgewichts ein: Die Körper tauschen Energie in gleichen Mengen aus.

Die Gesamtheit der Phänomene, die mit dem Übergang von Wärmeenergie von einem Teil des Raums in einen anderen verbunden sind und der durch den Temperaturunterschied dieser Teile verursacht wird, wird allgemein als bezeichnet Wärmeaustausch. In der Natur gibt es verschiedene Arten der Wärmeübertragung. Es gibt drei Möglichkeiten, Wärme von einem Körper auf einen anderen zu übertragen: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Strahlung.

Wärmeleitfähigkeit.

Legen Sie das Ende eines Metallstabs in die Flamme der Alkohollampe. Wir befestigen mehrere Streichhölzer mit Wachs in gleichen Abständen voneinander an der Stange. Wenn ein Ende des Stabes erhitzt wird, schmelzen die Wachskugeln und die Streichhölzer fallen nacheinander ab. Dies zeigt an, dass innere Energie von einem Ende des Stabes auf das andere übertragen wird.

Abbildung 1 Demonstration des Wärmeleitungsprozesses

Lassen Sie uns den Grund für dieses Phänomen herausfinden.

Wenn das Ende des Stabes erhitzt wird, erhöht sich die Bewegungsintensität der Partikel, aus denen das Metall besteht, und ihre kinetische Energie nimmt zu. Aufgrund der Zufälligkeit der thermischen Bewegung kollidieren sie mit langsameren Partikeln der angrenzenden kalten Metallschicht und übertragen einen Teil ihrer Energie auf diese. Dadurch wird innere Energie von einem Ende des Stabes auf das andere übertragen.

Die Übertragung innerer Energie von einem Teil eines Körpers auf einen anderen aufgrund der thermischen Bewegung seiner Partikel wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

Konvektion

Die Übertragung innerer Energie durch Wärmeleitung erfolgt hauptsächlich in Festkörpern. In flüssigen und gasförmigen Körpern erfolgt die Übertragung innerer Energie auf andere Weise. Wenn also Wasser erhitzt wird, nimmt die Dichte seiner unteren, heißeren Schichten ab, während die oberen Schichten kalt bleiben und sich ihre Dichte nicht ändert. Unter dem Einfluss der Schwerkraft fallen dichtere kalte Wasserschichten nach unten und erhitzte steigen auf: Es kommt zu einer mechanischen Vermischung kalter und erhitzter Flüssigkeitsschichten. Das ganze Wasser erwärmt sich. Ähnliche Prozesse laufen in Gasen ab.

Die Übertragung innerer Energie durch mechanische Vermischung erhitzter und kalter Flüssigkeits- oder Gasschichten wird als Konvektion bezeichnet.

Das Phänomen der Konvektion spielt in Natur und Technik eine große Rolle. Konvektionsströme bewirken eine ständige Luftvermischung in der Atmosphäre, wodurch die Luftzusammensetzung an allen Orten der Erde nahezu gleich ist. Konvektionsströme sorgen bei Verbrennungsprozessen für eine kontinuierliche Versorgung der Flamme mit frischen Sauerstoffportionen. Durch Konvektion wird die Lufttemperatur in Wohnräumen beim Heizen ausgeglichen, ebenso wie die Luftkühlung von Geräten beim Betrieb verschiedener elektronischer Geräte.

Abbildung 2 Erwärmung und Ausgleich der Lufttemperatur in Wohngebäuden während der Erwärmung durch Konvektion

Strahlung

Die Übertragung innerer Energie kann auch durch elektromagnetische Strahlung erfolgen. Dies lässt sich leicht durch Erfahrung herausfinden. Schließen wir den elektrischen Heizofen an. Es wärmt unsere Hand gut, wenn wir es nicht nur von oben, sondern auch von der Seite des Herdes bringen. Die Wärmeleitfähigkeit der Luft ist sehr gering und Konvektionsströme steigen nach oben. In diesem Fall wird die Energie der durch elektrischen Strom erhitzten Spirale hauptsächlich durch Strahlung übertragen.

Die Übertragung innerer Energie durch Strahlung erfolgt nicht durch Materieteilchen, sondern durch Teilchen des elektromagnetischen Feldes – Photonen. Sie existieren nicht „fertig“ im Inneren von Atomen, wie Elektronen oder Protonen. Photonen entstehen, wenn Elektronen von einer Elektronenschicht zu einer anderen, näher am Kern gelegenen Elektronenschicht wandern und gleichzeitig einen bestimmten Energieanteil mit sich führen. Beim Erreichen eines anderen Körpers werden Photonen von dessen Atomen absorbiert und übertragen ihre Energie vollständig auf diese.

Die Übertragung innerer Energie von einem Körper auf einen anderen aufgrund ihrer Übertragung durch Teilchen des elektromagnetischen Feldes – Photonen – wird als elektromagnetische Strahlung bezeichnet. Jeder Körper, dessen Temperatur höher ist als die Umgebungstemperatur, strahlt seine innere Energie in den umgebenden Raum ab. Die von einem Körper pro Zeiteinheit abgegebene Energiemenge nimmt mit steigender Temperatur stark zu.

Abbildung 3 Experiment zur Veranschaulichung der Übertragung der inneren Energie eines heißen Wasserkochers durch Strahlung

Abbildung 4 Strahlung der Sonne

Transportphänomene in thermodynamischen Nichtgleichgewichtssystemen. Wärmeleitfähigkeit

In thermodynamisch nicht im Gleichgewicht befindlichen Systemen kommt es zu besonderen irreversiblen Prozessen, sogenannten Transferphänomenen, bei denen es zu einer räumlichen Übertragung von Energie, Masse und Impuls kommt. Zu den Transportphänomenen gehören Wärmeleitfähigkeit (verursacht durch Energieübertragung), Diffusion (verursacht durch Stoffübertragung) und innere Reibung (verursacht durch Impulsübertragung). Bei diesen Phänomenen erfolgt die Übertragung von Energie, Masse und Impuls immer in entgegengesetzter Richtung zu ihrem Gradienten, d. h. das System nähert sich einem Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts.

Wenn in einem Bereich des Gases die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle größer ist als in einem anderen, dann kommt es im Laufe der Zeit aufgrund der ständigen Kollisionen der Moleküle zu einem Prozess des Ausgleichs der durchschnittlichen kinetischen Energien der Moleküle, d. h. mit anderen Worten zum Ausgleich der Temperaturen.

Der Prozess der Energieübertragung in Form von Wärme folgt dem Fourierschen Gesetz der Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmemenge q, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit übertragen wird, ist direkt proportional - Temperaturgradient gleich der Temperaturänderungsrate pro Längeneinheit x in Richtung der Normalen zu dieser Fläche:

, (1)

wobei λ der Wärmeleitkoeffizient oder die Wärmeleitfähigkeit ist. Das Minuszeichen zeigt an, dass bei der Wärmeleitung Energie in Richtung sinkender Temperatur übertragen wird. Die Wärmeleitfähigkeit λ ist gleich der Wärmemenge, die pro Zeiteinheit bei einem Temperaturgradienten von eins durch eine Flächeneinheit übertragen wird.

Es ist offensichtlich, dass die während der Zeit t durch Wärmeleitung durch die Fläche S geleitete Wärme Q proportional zur Fläche S, der Zeit t und dem Temperaturgradienten ist :

Das lässt sich zeigen

(2)

wo mit V - spezifische Wärmekapazität von Gas bei konstantem Volumen(die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg Gas bei konstantem Volumen um 1 K zu erhitzen), ρ - Gasdichte,<υ>- arithmetische Durchschnittsgeschwindigkeit der thermischen Bewegung von Molekülen,<l> - durchschnittlicher freier Weg.

Diese. Es ist klar, aus welchen Gründen die durch Wärmeleitung übertragene Energiemenge, beispielsweise von einem Raum durch eine Wand auf die Straße, abhängt. Offensichtlich gilt: Je mehr Energie vom Raum auf die Straße übertragen wird, desto größer ist die Wandfläche S, desto größer ist der Temperaturunterschied Δt im Raum und im Freien, desto länger ist die Zeit t für den Wärmeaustausch zwischen Raum und Straße und die kleiner ist die Wandstärke (Stoffschichtdicke) d : ~.

Darüber hinaus hängt die durch Wärmeleitung übertragene Energiemenge vom Material ab, aus dem die Wand besteht. Verschiedene Stoffe übertragen unter gleichen Bedingungen unterschiedliche Energiemengen durch Wärmeleitfähigkeit. Die Energiemenge, die durch Wärmeleitung durch jede Flächeneinheit einer Stoffschicht pro Zeiteinheit übertragen wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen ihren Oberflächen 1 °C beträgt und ihre Dicke 1 m (Längeneinheit) beträgt, kann als dienen ein Maß für die Fähigkeit eines Stoffes, Energie durch Wärmeleitfähigkeit zu übertragen. Dieser Wert wird als Wärmeleitfähigkeitskoeffizient bezeichnet. Je höher der Wärmeleitkoeffizient λ ist, desto mehr Energie wird von der Stoffschicht übertragen. Metalle haben die größte Wärmeleitfähigkeit, Flüssigkeiten etwas weniger. Trockene Luft und Wolle haben die geringste Wärmeleitfähigkeit. Dies erklärt die wärmeisolierenden Eigenschaften von Kleidung beim Menschen, Federn bei Vögeln und Wolle bei Tieren.

Theorie: Wärmeleitfähigkeit ist das Phänomen der Übertragung innerer Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen bei direktem Kontakt.
Je näher die Moleküle beieinander liegen, desto besser ist die Wärmeleitfähigkeit des Körpers. (Die Wärmeleitfähigkeit hängt von der spezifischen Wärmekapazität des Körpers ab.)
Stellen Sie sich ein Experiment vor, bei dem Nägel mit Wachs an einem Metallstab befestigt werden. An einem Ende wurde eine Alkohollampe an den Stab herangeführt, die Hitze breitet sich mit der Zeit entlang des Stabes aus, das Wachs schmilzt und die Nelken fallen ab. Dies liegt daran, dass sich Moleküle beim Erhitzen schneller zu bewegen beginnen. Die Flamme der Alkohollampe erhitzt ein Ende des Stabes, die Moleküle an diesem Ende beginnen schneller zu vibrieren, kollidieren mit benachbarten Molekülen und übertragen einen Teil ihrer Energie auf sie, sodass innere Energie von einem Teil auf einen anderen übertragen wird.

Konvektion ist die Übertragung innerer Energie mit Flüssigkeits- oder Gasschichten. Konvektion in Festkörpern ist unmöglich.
Strahlung ist die Übertragung innerer Energie durch Strahlen (elektromagnetische Strahlung).

Übung:

Lösung:
Antwort: 2.
1) Ein Tourist zündete bei ruhigem Wetter an einer Raststätte ein Feuer an. In einiger Entfernung vom Feuer spürt der Tourist die Wärme. Was ist die Hauptmethode, um Wärme von einem Feuer auf einen Touristen zu übertragen?
1) durch Wärmeleitung
2) durch Konvektion
3) durch Strahlung
4) durch Wärmeleitung und Konvektion
Lösung (danke an Alena): durch Strahlung. Da die Energie in diesem Fall nicht durch Wärmeleitung übertragen wurde, befand sich zwischen der Person und dem Feuer Luft – ein schlechter Wärmeleiter. Auch hier kann keine Konvektion beobachtet werden, da sich das Feuer neben der Person und nicht unter ihr befand, daher erfolgt in diesem Fall die Energieübertragung durch Strahlung.
Antwort: 3
Übung: Welcher Stoff hat unter normalen Bedingungen die beste Wärmeleitfähigkeit?
1) Wasser 2) Stahl 3) Holz 4) Luft
Lösung: Luft hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, da der Abstand zwischen den Molekülen groß ist. Stahl hat die geringste Wärmekapazität.
Antwort: 2.
OGE-Aufgabe in Physik (fipi): 1) Der Lehrer führte das folgende Experiment durch. Zwei Stäbe gleicher Größe (der Kupferstab befindet sich links und der Stahlstab rechts) mit daran befestigten Nägeln aus Paraffin wurden vom Ende her mit einer Alkohollampe erhitzt (siehe Abbildung). Beim Erhitzen schmilzt das Paraffin und die Nelken fallen ab.

Wählen Sie aus der vorgeschlagenen Liste zwei Aussagen aus, die den Ergebnissen der experimentellen Beobachtungen entsprechen. Geben Sie ihre Nummern an.
1) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Strahlung.
2) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Konvektion.
3) Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitfähigkeit.
4) Die Dichte von Kupfer ist geringer als die Dichte von Stahl.
5) Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist größer als die Wärmeleitfähigkeit von Stahl
Lösung: Die Erwärmung von Metallstäben erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung; innere Energie wird von einem Teil des Stabes auf einen anderen übertragen. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist größer als die Wärmeleitfähigkeit von Stahl, da sich Kupfer schneller erwärmt.
Antwort: 35

OGE-Aufgabe in Physik (fipi): Zwei identische Eisblöcke wurden aus dem kalten in einen warmen Raum gebracht. Der erste Block war in einen Wollschal gewickelt, der zweite blieb offen. Welcher Riegel erwärmt sich schneller? Erkläre deine Antwort.
Lösung: Der zweite Block erwärmt sich schneller, der Wollschal verhindert die Übertragung innerer Energie vom Raum auf den Block. Wolle ist ein schlechter Wärmeleiter und hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, wodurch sich der Eisblock langsamer erwärmt.

OGE-Aufgabe in Physik (fipi): Ein heißer Wasserkocher welcher Farbe – schwarz oder weiß – kühlt unter sonst gleichen Bedingungen schneller ab und warum?
1) weiß, da es Wärmestrahlung stärker absorbiert
2) weiß, da die Wärmestrahlung intensiver ist
3) schwarz, da es Wärmestrahlung stärker absorbiert
4) schwarz, da die Wärmestrahlung intensiver ist
Lösung: Schwarze Körper absorbieren Wärmestrahlung besser; in der Sonne erwärmt sich beispielsweise Wasser in einem schwarzen Tank schneller als in einem weißen. Auch der umgekehrte Vorgang gilt: Schwarze Körper kühlen schneller ab.
Antwort: 4

OGE-Aufgabe in Physik (fipi): In Festkörpern kann die Wärmeübertragung durch erfolgen
1) Wärmeleitfähigkeit
2) Konvektion
3) Konvektion und Wärmeleitfähigkeit
4) Strahlung und Konvektion
Lösung: In Festkörpern kann die Wärmeübertragung nur durch Wärmeleitfähigkeit erfolgen. In einem festen Körper befinden sich die Moleküle in der Nähe der Gleichgewichtsposition und können nur um sie herum oszillieren, sodass Konvektion unmöglich ist.
Antwort: 1

OGE-Aufgabe in Physik (fipi): Aus welcher Tasse – Metall oder Keramik – lässt sich heißer Tee besser trinken, ohne sich die Lippen zu verbrennen? Erkläre warum.
Lösung: Die Wärmeleitfähigkeit eines Metallbechers ist höher und die Wärme des heißen Tees wird schneller auf die Lippen übertragen und brennt stärker.

22.10.16 15:50:35 Uhr

Arten der Wärmeübertragung

Physik 8. Klasse.

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WÄRMELEITFÄHIGKEIT

Übertragung von Energie von stärker erhitzten Bereichen des Körpers auf weniger erhitzte Bereiche aufgrund der thermischen Bewegung und Wechselwirkung von Mikropartikeln (Atome, Moleküle, Ionen usw.), was zu einem Ausgleich der Körpertemperatur führt.

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten

Kupferstahl

WÄRMELEITUNG IM HAUSHALT

Gute Wärmeleitfähigkeit

Schlechte Wärmeleitfähigkeit

KONVEKTION

Dabei handelt es sich um die Übertragung von Energie durch Flüssigkeits- oder Gasstrahlen. Bei der Konvektion wird Materie übertragen.

KONVEKTION KANN SEIN:

NATÜRLICH

KÜNSTLICH

(GEZWUNGEN)

Konvektion im Alltag

Heizung zu Hause

Kühlung zu Hause

Sowohl bei der Wärmeleitfähigkeit als auch bei der Konvektion ist die Anwesenheit von Materie eine der Bedingungen für die Energieübertragung. Doch wie wird die Wärme der Sonne auf uns auf der Erde übertragen, denn der Weltraum ist ein Vakuum, d.h. da ist keine Substanz, oder sie ist drin sehr spärlich Zustand?

Daher gibt es eine andere Möglichkeit, Energie zu übertragen

STRAHLUNG

Strahlung ist der Prozess der Emission und Ausbreitung von Energie in Form von Wellen und Teilchen.

Alle Körper um uns herum geben in unterschiedlichem Maße Wärme ab.

Sonnenlicht

Mit einem Nachtsichtgerät können Sie schwächste Wärmestrahlung erfassen und in ein Bild umwandeln

Helle (Spiegel-)Oberflächen – reflektieren Wärmestrahlung

Auf diese Weise können Sie den Wärmeverlust reduzieren oder die Wärme an die richtige Stelle leiten

Dunkle Oberflächen absorbieren Wärmestrahlung

Ein Solarkollektor ist ein Gerät zum Sammeln von Wärmeenergie der Sonne (Solaranlage), die durch sichtbares Licht und Strahlung im nahen Infrarot übertragen wird. Im Gegensatz zu Solarmodulen, die direkt Strom erzeugen, erzeugt ein Solarkollektor die Erwärmung eines Kühlmittelmaterials.

Warum werden formschöne Heizkörper nicht in Deckennähe im Raum platziert?
Warum tragen wir an einem heißen, sonnigen Sommertag leichte und leichte Kleidung, bedecken unseren Kopf mit einem leichten Hut, Panamahut usw.?
Warum fühlt sich eine Schere kühler an als ein Bleistift?