Теплопередача примеры из жизни: Примеры теплопередачи в природе, в быту
Примеры теплопередачи в природе, в быту
Тепловая энергия является термином, который мы используем для описания уровня активности молекул в объекте. Повышенная возбужденность, так или иначе, связана с увеличением температуры, в то время как в холодных объектах атомы перемещаются намного медленней.
Примеры теплопередачи можно встретить повсюду — в природе, технике и повседневной жизни.
Примеры передачи тепловой энергии
Самым большим примером передачи тепла является солнце, которое согревает планету Земля и все, что на ней находится. В повседневной жизни можно встретить массу подобных вариантов, только в гораздо менее глобальном смысле. Итак, какие же примеры теплопередачи можно наблюдать в быту?
Вот некоторые из них:
- Газовая или электрическая плита и, например, сковорода для жарки яиц.
- Автомобильные виды топлива, такие как бензин, являются источниками тепловой энергии для двигателя.
- Включенный тостер превращает кусок хлеба в тост. Это связано с лучистой тепловой энергией тоста, который вытягивает влагу из хлеба и делает его хрустящим.
- Горячая чашка дымящегося какао согревает руки.
- Любое пламя, начиная от спичечного пламени и заканчивая массивными лесными пожарами.
- Когда лед помещают в стакан с водой, тепловая энергия из воды его плавит, то есть сама вода является источником энергии.
- Система радиатора или отопления в доме обеспечивает тепло в течение долгих и холодных зимних месяцев.
- Обычные печи являются источниками конвекции, в результате чего помещенный в них пищевой продукт нагревается, и запускается процесс приготовления.
- Примеры теплопередачи можно наблюдать и в своем собственном теле, взяв в руку кусочек льда.
- Тепловая энергия есть даже внутри у кошки, которая может согреть колени хозяина.
Тепло — это движение
Тепловые потоки находятся в постоянном движении. Основными способами их передачи можно назвать конвенцию, излучение и проводимость. Давайте рассмотрим эти понятия более подробно.
Что такое проводимость?
Возможно, многие не раз замечали, что в одном и том же помещении ощущения от прикосновения с полом могут быть совершенно разные. Приятно и тепло ходить по ковру, но если зайти в ванную комнату босыми ногами, ощутимая прохлада сразу дает чувство бодрости. Только не в том случае, где есть подогрев полов.
Так почему же плиточная поверхность мерзнет? Это все из-за теплопроводности. Это один из трех типов передачи тепла. Всякий раз, когда два объекта различных температур находятся в контакте друг с другом, тепловая энергия будет проходить между ними. Примеры теплопередачи в этом случае можно привести следующие: держась за металлическую пластину, другой конец которой будет помещен над пламенем свечи, со временем можно почувствовать жжение и боль, а в момент прикосновения к железной ручке кастрюли с кипящей водой можно получить ожог.
Факторы проводимости
Хорошая или плохая проводимость зависит от нескольких факторов:
- Вид и качество материала, из которого сделаны предметы.
- Площадь поверхности двух объектов, находящихся в контакте.
- Разница температур между двумя объектами.
- Толщина и размер предметов.
В форме уравнения это выглядит следующим образом: скорость передачи тепла к объекту равна теплопроводности материала, из которого изготовлен объект, умноженной на площадь поверхности в контакте, умноженной на разность температур между двумя объектами и деленной на толщину материала. Все просто.
Примеры проводимости
Прямая передача тепла от одного объекта к другому называются проводимостью, а вещества, которые хорошо проводят тепло, называются проводниками. Некоторые материалы и вещества плохо справляются с этой задачей, их называют изоляторами. К ним относят древесину, пластмассу, стекловолокно и даже воздух. Как известно, изоляторы фактически не останавливают поток тепла, а просто его замедляют в той или иной степени.
Конвекция
Такой вид теплопередачи, как конвекция, происходит во всех жидкостях и газах. Можно встретить такие примеры теплопередачи в природе и в быту. Когда жидкость нагревается, молекулы в нижней части набирают энергию и начинают двигаться быстрее, что приводит к уменьшению плотности. Теплые молекулы текучей среды начинают двигаться вверх, в то время как охладитель (более плотная жидкость) начинает тонуть. После того как прохладные молекулы достигают дна, они опять получают свою долю энергии и снова стремятся к вершине. Цикл продолжается до тех пор, пока существует источник тепла в нижней части.
Примеры теплопередачи в природе можно привести следующие: при помощи специального оборудованной горелки теплый воздух, наполняя пространство воздушного шара, может поднять всю конструкцию на достаточно большую высоту, все дело в том, что теплый воздух легче холодного.
Излучение
Когда вы сидите перед костром, вас согревает исходящее от него тепло. То же самое происходит, если поднести ладонь к горящей лампочке, не дотрагиваясь до нее. Вы тоже почувствуете тепло. Самые крупные примеры теплопередачи в быту и природе возглавляет солнечная энергия. Каждый день тепло солнца проходит через 146 млн. км пустого пространства вплоть до самой Земли. Это движущая сила для всех форм и систем жизни, которые существуют на нашей планете сегодня. Без этого способа передачи мы были бы в большой беде, и мир был бы совсем не тот, каким мы его знаем.
Излучение — это передача тепла с помощью электромагнитных волн, будь то радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи или даже видимый свет. Все объекты излучают и поглощают лучистую энергию, включая самого человека, однако не все предметы и вещества справляются с этой задачей одинаково хорошо. Примеры теплопередачи в быту можно рассмотреть при помощи обычной антенны. Как правило, то, что хорошо излучает, также хорошо и поглощает. Что касается Земли, то она принимает энергию от солнца, а затем отдает ее обратно в космос. Эта энергия излучения называется земной радиацией, и это то, что делает возможной саму жизнь на планете.
Примеры теплопередачи в природе, быту, технике
Передача энергии, в частности тепловой, является фундаментальной областью исследования для всех инженеров. Излучение делает Землю пригодной для обитания и дает возобновляемую солнечную энергию. Конвекция является основой механики, отвечает за потоки воздуха в зданиях и воздухообмен в домах. Проводимость позволяет нагревать кастрюлю, всего лишь поставив ее на огонь.
Многочисленные примеры теплопередачи в технике и природе очевидны и встречаются повсюду в нашем мире. Практически все из них играют большую роль, особенно в области машиностроения. Например, при проектировании системы вентиляции здания инженеры высчитывают теплоотдачу здания в его окрестностях, а также внутреннюю передачу тепла. Кроме того, они выбирают материалы, которые сводят к минимуму или максимизируют передачу тепла через отдельные компоненты для оптимизации эффективности.
Испарение
Когда атомы или молекулы жидкости (например, воды) подвергаются воздействию значительного объема газа, они имеют тенденцию самопроизвольно войти в газообразное состояние или испариться. Это происходит потому, что молекулы постоянно движутся в разных направлениях при случайных скоростях и сталкиваются друг с другом. В ходе этих процессов некоторые из них получают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы отталкиваться от источника нагревания.
Однако не все молекулы успевают испариться и стать водяным паром. Все зависит от температуры. Так, вода в стакане будет испаряться медленнее, чем в нагреваемой на плите кастрюле. Кипение воды значительно увеличивает энергию молекул, что, в свою очередь, ускоряет процесс испарения.
Основные понятия
- Проводимость — это передача тепла через вещество при непосредственном контакте атомов или молекул.
- Конвекция — это передача тепла за счет циркуляции газа (например, воздуха) или жидкости (например, воды).
- Излучение — это разница между поглощенным и отраженным количеством тепла. Эта способность сильно зависит от цвета, черные объекты поглощают больше тепла, чем светлые.
- Испарение — это процесс, при котором атомы или молекулы в жидком состоянии получают достаточно энергии, чтобы стать газом или паром.
- Парниковые газы — это газы, которые задерживают тепло солнца в атмосфере Земли, производя парниковый эффект. Выделяют две основные категории — это водяной пар и углекислый газ.
- Возобновляемые источники энергии — это безграничные ресурсы, которые быстро и естественно пополняются. Сюда можно отнести следующие примеры теплопередачи в природе и технике: ветры и энергию солнца.
- Теплопроводность — это скорость, с которой материал передает тепловую энергию через себя.
- Тепловое равновесие — это состояние, в котором все части системы находятся в одинаковом температурном режиме.
Применение на практике
Многочисленные примеры теплопередачи в природе и технике (картинки выше) указывают на то, что эти процессы должны быть хорошо изучены и служили во благо. Инженеры применяют свои знания о принципах передачи тепла, исследуют новые технологии, которые связаны с использованием возобновляемых ресурсов и являются менее разрушительными для окружающей среды. Ключевым моментом является понимание того, что перенос энергии открывает бесконечные возможности для инженерных решений и не только.
13 примеров теплопроводности: подробные пояснения
В этой статье обсуждаются примеры теплопроводности. Это способ передачи тепла, который происходит при столкновении молекул, присутствующих в среде.
Тепло — это энергия, существующая между двумя разностями, которые термически отличаются друг от друга, то есть они оба имеют разные температуры. Тепловая энергия течет так же, как ветер. Он течет из системы с более высокой температурой в систему с более низкой. Одним из таких типов является теплопроводность.
- Ложка нагревается при соприкосновении с горячим сосудом
- Мы чувствуем жар после прикосновения к горячему предмету
- Разогрев мышц с помощью грелки
- Тепло от жидкости делает чашку горячей
- Когда ты держишь теплые руки, твои руки тоже становятся теплыми.
- Гладить одежду
- Прогулка по горячему песку
- Прикосновение к лампочке
- Прикосновение к горячей печке
- Таяние льда при попадании на горячую сковороду
- Тающий шоколад в руке
- Неглубокое обжаривание таких продуктов, как котлеты
- Прикосновение к глушителю автомобиля
- Положить руки в горячую воду
- Прикосновение ко льду
Мы можем видеть тепловое проводимость происходит почти каждый день в нашей повседневной жизни. Это ответственно за то, что мы обгораем, когда прикасаемся к горячему предмету. Давайте посмотрим на различные примеры теплопроводности. Они приведены ниже-
Ложка нагревается при соприкосновении с горячим сосудомМолекулы сосуда непрерывно вибрируют при высоких энергиях. Эта энергия передается молекулам ложки, которая, в свою очередь, нагревается. Таким образом передача тепла происходит между ложкой и сосудом за счет теплопроводности.
Мы чувствуем жар после прикосновения к горячему предметуПодобно примеру с ложкой и сосудом, молекулы горячего предмета передают энергию нашей коже, что дает нам ощущение тепла. Это также пример теплового проводимость, так как ощущение тепла возникает после контакта.
Разогрев мышц с помощью грелкиГрелка имеет молекулы высокой энергии, эта энергия передается коже, а затем мышцам. Таким образом, мы чувствуем себя расслабленными, когда тепло достигает наших мышц. Это также пример теплопроводности.
Тепло от жидкости делает чашку горячейМолекулы тепла движутся с большой энергией, эта энергия передается поверхности чашки, контактирующей с жидкостью.
Когда ты держишь теплые руки, твои руки тоже становятся теплыми.В теплой руке больше энергии, чем в более холодной. Более холодная рука становится теплой, когда на нее передается энергия. Передача энергии происходит до тех пор, пока обе руки не станут одинаковой температуры.
Гладить одеждуГорячий утюг передает тепло одежде. Это пример теплового проводимость между одеждой и утюгом.
Прогулка по горячему пескуГорячий песок передает тепло нашим ногам, когда мы ходим по нему. Вот почему наши ноги обгорают, когда мы ходим по песку с очень высокой температурой. Теплопроводность происходит между ногами и песком.
Прикосновение к лампочкеПоверхность лампочки очень горячая. При прикосновении к ней тепло передается от поверхности лампочки к нашим рукам, поэтому мы чувствуем тепло после прикосновения к ней.
Прикосновение к горячей печкеПлита находится в более высоком энергетическом состоянии, после прикосновения к которой наши руки обжигаются из-за теплообмена между печкой и нашей рукой. Изображение: Печь, окруженная кирпичами, защищает наши руки от ожогов
Изображение кредита: Оккисафайр, Индонезийская кирпичная печь, CC BY-SA 4.0
Таяние льда при попадании на горячую сковородуГорячая сковорода передает тепло блоку льда. Лед начинает таять, как только температура начинает подниматься выше 0 градусов. По мере того, как тепло передается от сковороды, температура ледяного блока увеличивается и начинает таять.
Тающий шоколад в рукеКак и в примере с ледяным блоком, шоколад начинает таять, как только поглощает тепло руки. Это происходит из-за теплопроводности.
Неглубокое обжаривание таких продуктов, как котлетыПоверхностное обжаривание включает передачу тепла от сковороды к котлете. Между котлетой и сковородой происходит теплопроводность.
Прикосновение к глушителю автомобиляГлушитель становится горячим, как только автомобиль заводится и используется некоторое время, тепло от глушителя сразу же передается нашей ноге/руке, когда мы прикасаемся к нему. Это связано с большой разницей температур между ними. Рекомендуется держаться подальше от глушителей, так как они иногда сильно нагреваются, особенно сразу после использования автомобиля.
Положить руки в горячую водуЭнергия горячей воды передается в руки. Таким образом, происходит теплопроводность между горячей водой и рукой.
Прикосновение ко льдуЛед холоднее наших рук, поэтому тепло передается от наших рук к ледяной глыбе. Это происходит с помощью теплопроводности между ледяной глыбой и нашими руками.
Что такое тепло?Энергия, протекающая между двумя системами только потому, что их температуры различны, называется теплом.
Поток тепло происходит подобно тому, как дует ветер. Источником теплового потока является система с более высокой температурой, теплота переходит от этой системы к системе с более низкой температурой. В противном случае для передачи тепла требуется внешняя помощь таких устройств, как тепловой насос.
В этой статье мы увидим различные виды теплопередачи.
Режимы теплопередачиПередача тепла от системы к системе может осуществляться различными способами. Иногда ему нужна среда, а иногда он путешествует в вакууме.
Мы увидим различные способы передачи тепла от одной системы к другой. Они обсуждаются ниже-
- Теплопередача теплопроводностью Теплопроводность — это способ передачи тепла, при котором он передается с помощью столкновения молекул, находящихся в среде. Молекулы продолжают вибрировать и передавать энергию от одного объекта к другому. Этот тип теплопередачи требует, чтобы оба объекта находились в контакте.
- Конвекция– Конвекция – это способ теплообмена, при котором тепло передается в результате движения частиц жидкости между двумя средами. Жидкостью может быть вода или даже воздух. Вот почему нам становится жарко, когда мы стоим рядом с кипящей водой.
- излучения– Эта форма теплопередачи может иметь место в вакууме и определяется как теплопередача, происходящая в виде волн или частиц в пространстве.
Теплопроводность — это тип теплопередачи, который происходит между двумя системами, находящимися в контакте.
Молекулы внутри этих систем сталкиваются друг с другом для передачи тепла из одного места в другое. Этот тип теплопроводности обязательно требует контакта между двумя системами для осуществления теплопередачи.
Что такое теплопроводность?Подобно электропроводности, которая представляет собой способность материала проводить электричество, теплопроводность также означает способность материала проводить передачу тепла.
Даже форма поперечного сечения может влиять на значение теплопроводности. Мы изучим больше о теплопроводности в разделах ниже.
Теплопередача через различные поперечные сеченияТеплопередача также зависит от формы поперечного сечения. Для цилиндра он другой, для шара другой и для кубоида другой.
Формула теплопередачи для различных форм приведена ниже:
- Прямоугольная плита-
Теплопередача через прямоугольную плиту происходит нормально к поперечному сечению. Формула теплопередачи для прямоугольной плиты приведена ниже:
где,
k — теплопроводность материала
А — площадь поперечного сечения
Дельта Т — разница температур между двумя концами плиты.
Дельта х — длина теплопередачи
- Сфера-
Формула теплопередачи через сферическую оболочку приведена ниже:
где,
a и b — радиусы внешней и внутренней сферы соответственно.
Ta – температура на поверхности сферы радиусом a
Tb – температура на поверхности сферы радиусом b
- Цилиндрическая оболочка-
Цилиндрическая оболочка состоит из двух цилиндров с внутренним радиусом b и внешним радиусом a. Формула теплопередачи через цилиндрическую оболочку приведена ниже: Q = 2πkL (Тa — Тb /лнб / у )
где,
а — радиус внешнего цилиндра
b — радиус внутреннего цилиндра
Ta — температура поверхности внешнего цилиндра
Tb – температура поверхности внутреннего цилиндра
Теплопередача и ее значение в нашей повседневной жизни
Перейти к содержанию
Борис Марович • 7 октября 2019 г. • ЧТЕНИЕ 3 МИНУТЫ
Излучение автомобильной лампочки и график температуры поверхности на стеклянном корпусе лампочки.
Для инженера термин «теплопередача» хорошо известен, так как обычно каждый инженер с опытом работы в области STEM имел какую-то точку соприкосновения с ним в своей образовательной степени. Это могло быть в физике 101 или гидродинамике 101, и некоторые из нас, инженеров, глубоко увлеклись этой темой и применяли ее основы каждый день на работе, не говоря уже о каждой дыхательной секунде нашей жизни.
Переходная анимация естественной конвекции над нагретой плоской пластиной.Теплопередача является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни и часто даже не осознается в процессе нашей жизни. Одним из основных видов теплопередачи, с которым все знакомы, хотя, возможно, и не понимают его использования, является потоотделение. Мы потеем, когда занимаемся спортом, бежим в метро, тренируемся или лежим на пляже. Человеческое тело регулирует свое тепло через самый большой орган нашего тела – нашу кожу.
Возвращаясь к инженерной теме охлаждения, этот эффект в распылительном или пленочном охлаждении, а также в других механизмах теплопередачи применяется практически во всем. Когда на улице холодно, мы используем обогреватели, которые работают за счет теплопроводности, конвекции и излучения — трех основных механизмов теплопередачи. Пока я пишу этот пост в блоге, мой ноутбук выделяет тепло в разных местах: процессоры и микросхемы, батарея, которая разряжается, и светодиодный экран. Все они отводят вырабатываемое тепло в конструкцию ноутбука, а также любые другие компоненты и предметы, контактирующие с ними.
В этом случае тепло рассеивается за счет естественной конвекции на дисплее и излучается от его большой площади поверхности или отводится на стол, на котором он стоит, вместе с остальным теплом, выделяемым ноутбуком, и даже на мои ладони. опираясь на клавиатуру. Я также отчетливо слышу жужжание вентилятора, охлаждающего процессор. Моделирование производительности теплообменника и сравнение конструкции.Чтобы узнать больше о теплопередаче и о том, как Simcenter FLOEFD может вам помочь решить эту проблему, прочитайте нашу Белую книгу «Что вас не учили в школе о теплопередаче».
Хотите быть в курсе новостей Siemens Digital Industries Software? Нажмите здесь, чтобы выбрать контент, который подходит именно вам
Эта статья впервые появилась в блоге Siemens Digital Industries Software по адресу https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/heat-transfer-and-its-importance-in-our-everyday-lives/.
Примеры проводимости: Основные типы
Описание
Иллюстрация Инфографическая проводимость
Источник
Vectormine / Istock / Getty Images плюс
. движение тепла или электричества через материал без какого-либо заметного движения материала. Узнайте больше о дирижировании в реальной жизни и просмотрите несколько примеров дирижирования.
Простые определения теплопроводности
Теплопроводность — это один из способов передачи тепла из одного места в другое. Проводимость возникает, когда энергия передается от одного атома или объекта к другому. Это происходит за счет тепла или электричества. Проводимость может происходить в жидких, газообразных или твердых телах.
- Для проведения проводимости между двумя объектами они должны соприкасаться друг с другом.
- Чтобы между атомами внутри одного и того же объекта возникала проводимость, они также должны соприкасаться (или почти соприкасаться).
Когда возникает проводимость, она не заставляет объект(ы) двигаться так, как это может воспринимать человек. Это связано с тем, что проводимость не вызывает смещения материалов.
Повседневные примеры теплопроводности
Теплопроводность и теплопроводность означают одно и то же. Когда молекулы нагреваются, они начинают вибрировать, что заставляет их передавать кинетическую энергию другим молекулам, с которыми они вступают в контакт.
- Грелкой можно согреть мышцы спины. По мере того, как подушка нагревается, она передает тепло той части тела, с которой соприкасается.
- Тепло от горячей жидкости нагревает саму чашку. Если вы возьмете чашку с горячим кофе, чаем или бульоном, сама чашка будет горячей, и ваши руки это почувствуют.
- Если вам холодно и кто-то держит вас, чтобы согреть, тепло передается от их тела к вашему.
- Если оставить металлическую ложку в кастрюле, она нагреется от кипящей воды внутри кастрюли.
- Шоколадная конфета в вашей руке в конечном итоге растает, когда тепло от вашей руки будет передано шоколаду.
- При глажке предмета одежды утюг горячий и тепло передается одежде.
- Если разжечь огонь в камине кочергой и оставить кочергу в огне, кочерга сильно нагреется.
- Теплообменник использует горячую жидкость для передачи тепла более холодной жидкости без прямого контакта между ними.
- Если вы прикоснетесь к горячей плите, тепло будет передано вашему пальцу, и ваша кожа обожжется.
- Песок может проводить тепло. Вот почему прогулка по пляжу в жаркий летний день согреет ваши ноги.
- Важно защищать лапы собаки при ходьбе по горячему асфальту или бетону. Они проводят тепло к ногам вашего питомца так же, как и к вашим.
- Лампочки выделяют тепло. Если дотронуться до горящей лампочки, можно обжечь руку.
Существует много дополнительных примеров теплопроводности помимо перечисленных выше.
Бытовая электрическая проводимость
Электрическая проводимость возникает, когда электрически заряженные частицы движутся через какой-либо тип среды для производства электрической энергии.
- Провода в вашем доме проводят электричество и позволяют включать свет, когда вы щелкаете выключателем.
- Когда вы включаете компьютер или любые другие электрические устройства или устройства, работающие от батареек, электропроводность обеспечивает их работу.
- В стационарном телефоне звуковые волны преобразуются в электричество, которое передается по проводам на телефон другого человека. Там он преобразуется обратно в звуковые волны.
- Молниеотводы устанавливаются на зданиях, чтобы привлечь молнию, чтобы поразить их и передать их энергию вниз в землю через прикрепленные провода, а не повредить конструкцию.
- Сердце имеет собственную естественную систему электропроводности. Когда сердце бьется, его электрические сигналы заставляют сердце биться в соответствующем ритме.
- Если электрическая система в чьем-то сердце не работает должным образом, человеку может потребоваться установка кардиостимулятора для имитации проводимости.
- Ионы в воде заставляют ее проводить электричество. Вот почему важно избегать купания во время грозы; если молния ударит в воду, любой, кто окажется в ней, рискует получить удар током.
- Это также относится к электроприборам и воде. Если подключенный к сети фен (или любой другой электрический предмет) упал в ванну или раковину, наполненную водой, не прикасайтесь к нему. Вода будет проводить электричество так, что прикосновение к устройству может привести к поражению электрическим током.
- Когда поваренная соль растворяется в воде, она может проводить электричество. Это потому, что вода отделяет ионы натрия от ионов хлора.
Материалы с хорошей проводимостью
Некоторые материалы очень хорошо работают в качестве проводников.
- aluminum
- brass
- bronze
- copper
- gold
- graphite
- iron
- mercury
- steel
- silver
More Ways Heat Can Be Transferred
Conduction is one of the three ways that можно передавать тепло.