Что такое теплопроводность излучение и конвекция: Теплопередача

Содержание

Похитители тепла: излучение, конвекция, теплопроводность, испарение, дыхание

Неважно в какое время года вы собрались выбраться на природу. Эти похитители не спят даже летом. Поэтому хорошо знать, откуда стоит ждать их нападения и как его правильно отразить.

Как только температура окружающей среды опускается ниже +28°С, тело человека начинает терять тепло. Чем ниже падает температура, тем интенсивней происходит потеря тепла, особенно, если тело не защищено одеждой.

Из школьного курса физики мы знаем, что бывают три способа передачи тепла: излучение, конвекция и теплопроводность. Зачем выделять отдельно испарение и дыхание? Потому что действия для устранения теплопотерь через испарение и дыхание немного отличаются от остальных.

Вернее, с дыханием мы вообще ничего сделать не можем. Ну, можно прекратить дышать, но тогда через минут пять мы начнем остывать по более неприятной причине. Одно счастье, что с дыханием мы теряем сравнительно не много тепла, если речь не идет о сильных морозах. Но и в морозы, потери тепла дыханием легко восполнимы.

Перейдем к излучению. Любой предмет, который нагрет выше температуры окружающей среды, излучает тепло. Каждый чувствовал это сидя у костра. Костер излучает тепло и нагревает предметы вокруг. При этом костер теряет свое тепло.

Тело человека начинает излучать тепло, как только температура окружающей среды опускается ниже, чем температура поверхности кожи. Чтоб предотвратить потери тепла излучением, нужно защитить открытые участки тела. Таким образом, мы создадим прослойку воздуха в одежде между кожей и окружающей средой. Температура этой прослойки будет равна температуре тела и потери тепла излучением уменьшаться. Почему потеря тепла не прекратиться совсем? Потому что теперь нагретая одежда будет излучать тепло, теряя его. И, даже надев на себя еще один слой одежды, вы не остановите излучение. Но у меня опять хорошая новость. Потери тепла излучением тоже не являются доминирующими.

Этого нельзя сказать про конвекцию. Потери тепла конвекцией довольно велики и их нужно уметь устранять. Суть процесса конвекции лежит в следующем: наше тело нагревает воздух вблизи кожи; нагретый воздух становиться легче холодного и поднимается вверх, а его замещает холодный воздух, который снова нагревается, становиться легче и вытесняется следующей порцией холодного. Если нагретый воздух не захватить с помощью одежды, то этот процесс будет бесконечным.

Фактически нас греет не одежда, а воздух, который она задерживает.

Когда дует ветер, ситуация ухудшается. Ветер несет огромные порции ненагретого воздуха. Даже когда мы одеваем теплую кофту, ветру ничего не стоит выгнать из нее теплый воздух. То же самое происходит, когда мы движемся. Наше тело “врезается” в воздух, и он течет вокруг нас, действуя как ветер. Это тоже умножает потери тепла.

Какое решение? Надевать ветрозащитный слой: ветровку и непродуваемые штаны. Не забывать о защите шеи и головы. Из-за активного кровообращения мозга, шея и голова – наиболее нагретые участки тела, поэтому потери тепла от них очень большие. Также, в холодную погоду нужно избегать продуваемых мест как во время движения, так и при выборе места для ночлега. Легко продуваются открытые поля и горные хребты.

Потери тепла теплопроводностью возникают, когда происходит прямой контакт с холодным предметом. В этот момент наше тело отдает свое тепло. Скорость потери тепла сильно зависит от теплопроводности предмета, с которым мы соприкасаемся. Например, теплопроводность камня в 10 раз выше, чем древесины. Поэтому, сидя на камне, мы будем терять тепло гораздо быстрее. Вы, наверняка, замечали, что сидеть на камне как-то холоднее, чем не бревне.

Решение? Изолировать свое тело от холодных предметов с помощью плохих проводников тепла. Проще говоря, устраиваясь на привал, садитесь на туристический коврик или сверток одежды. На ночь обязательно подкладывайте под спальник туристический коврик, соответствующий погодным условиям. Или, в крайнем случае, толстый слой сухой травы или хвои. Земля хорошо проводит (а значит “отбирает”) тепло и сильно охлаждается ночью.

Зимой не берите металлические предметы голыми руками. Используйте перчатки. Металлический термос можно обмотать лейкопластырем. В сильные морозы от металлических предметов можно получить местное обморожение. Будьте внимательны.

Из нашего списка осталось только испарение. Испарение происходит, когда на коже или в одежде появляется влага. Это случается либо когда мы промокаем под дождем, либо когда начинаем потеть. Влага нагревается от тепла тела и начинает испаряться, унося с собой тепло.

Снизить потери тепла от испарения поможет контроль над подбором одежды. Одежду нужно подбирать исходя из погодных условий и текущей активности. Не ленитесь снимать лишнюю одежду, когда растут нагрузки. Вы будете меньше потеть. И не ленитесь снова ее одеть, когда нагрузки прекращаются. Снимайте влаго- и ветрозащиту, если дождя с ветром нет, иначе одежда будет мокнуть изнутри, от вашего пота. А, контактируя с мокрой одеждой, мы теряем тепло еще и теплопроводностью. Вода в 25 раз лучше воздуха проводит тепло. Значит, в мокрой одежде мы теряем тепло в 25 раз быстрее. Вот почему важно поддерживать одежду сухой.

Вот и все! Основные похитители тепла и способы борьбы с ними усвоены:)

Спасибо, что читаете Про Походы!

*Бажаєте підтримати розвиток ПроПоходи? Купуйте спорядження в наших партнерів через посилання нижче. Ми отримаємо невелику комісію з вашої покупки, а ви не витратите жодної додаткової копійки.

Інтернет-магазин Вершина
Інтернет-магазин Gorgany
Також ви можете сказати кодове слово “ПроПоходи” касирові в будь-якому магазині мережі Gorgany і ми теж отримаємо комісію з вашої покупки.

«В чем заключается механизм теплопередачи?» — Яндекс Кью

Типы теплопередачи и приготовление пищи: методы и примеры

Вы когда-нибудь задумывались, что на самом деле происходит, когда вы готовите пищу? Хотя это то, что мы обычно принимаем как должное, этот процесс нагревания пищи , известный как теплопередача, сложен и увлекателен. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о взаимосвязи между теплопередачей и приготовлением пищи и о той важной роли, которую она играет на вашей кухне.

Что такое теплопередача?

Теплообмен – это обмен тепловой энергией между двумя объектами. Скорость теплопередачи зависит от температуры каждого объекта и среды, через которую передается тепловая энергия. В кулинарии под теплопередачей понимается нагрев продуктов питания с помощью кухонного прибора, такого как плита, фритюрница, микроволновая печь или духовка.

Как теплопередача используется в кулинарии?

Теплопередача является очень важным аспектом процесса приготовления пищи. Нагрев пищи уничтожает потенциально опасные бактерии и другие микроорганизмы, что делает пищу безопасной для употребления и легче усваивается. Когда пища или жидкость становятся горячими, их молекулы поглощают энергию, начинают быстро вибрировать и начинают отскакивать друг от друга. Когда они сталкиваются, вырабатывается и передается тепловая энергия, которая нагревает и готовит нашу пищу.

3 Типы теплопередачи

Проводка
Конвекция
Радиация

Каждый из этих трех методов теплопередачи обладает своими уникальными характеристиками, но между различными типами существует некоторое пересечение.

Что такое проводимость?

Теплопроводность — это процесс передачи тепла между объектами посредством прямого контакта, и это наиболее распространенный тип теплопередачи. Например, при приготовлении пищи горелки на плитах будут проводить тепловую энергию ко дну кастрюли, стоящей на ней. Оттуда кастрюля передает тепло своему содержимому.

Фритюрница также использует кондуктивный нагрев, так как горячее масло готовит пищу при прямом контакте с ним. Кроме того, теплопроводность отвечает за перемещение тепла снаружи пищи внутрь. В результате теплопроводность также возникает при приготовлении пищи с использованием методов конвекционного и радиационного нагрева.

Теплопроводность является самым медленным методом передачи тепла, но непосредственный контакт между варочной поверхностью и нагреваемым продуктом позволяет готовить пищу снаружи внутрь. Когда приготовление стейка в чугунной сковороде , например, в режиме кондукции получается равномерно прожаренный снаружи и влажный, сочный внутри, который обязательно понравится гостям.

Примеры кондуктивного нагрева

Вот несколько примеров кондуктивного нагрева:

Обжигание руки горячим куском металла
Жареный стейк, куриные грудки или свиные отбивные
Использование ледяной воды для бланширования овощей после приготовления на пару, чтобы они не потеряли свой цвет

Что такое конвекция?

Конвекция сочетает в себе теплопроводность и циркуляцию, заставляя молекулы воздуха перемещаться из более теплых областей в более холодные. Когда молекулы, находящиеся ближе всего к источнику тепла, нагреваются, они поднимаются вверх и заменяются более холодными молекулами. Существует два типа конвекции, основанные на движении нагретых молекул.

Естественная конвекция

Естественная конвекция возникает, когда молекулы на дне посуды поднимаются и нагреваются, а более холодные и тяжелые молекулы опускаются. Это создает циркулирующий ток, который равномерно распределяет тепло по всему приготавливаемому веществу.

Например, когда кастрюлю с водой ставят на плиту для кипячения, тепло проводимости нагревает кастрюлю, которая затем нагревает молекулы воды внутри. Когда эти молекулы нагреваются, конвекция заставляет их удаляться от внутренней части горшка, поскольку они заменяются более холодными молекулами. Этот непрерывный поток создает конвекционный теплообмен внутри воды.

Механическая конвекция

Механическая конвекция возникает, когда внешние силы распространяют тепло, что сокращает время приготовления и обеспечивает более равномерное приготовление пищи. Примеры этого включают перемешивание жидкости в кастрюле или когда 9Конвекционная печь 0061 использует вентилятор и вытяжную систему для обдува пищевого продукта горячим воздухом и вокруг него перед выпуском обратно.

Примеры приготовления с конвекцией

Вот несколько примеров того, как работает передача тепла посредством конвекции:

Вода закипает и циркулирует в кастрюле
Подача холодной воды на замороженные продукты, которая передает тепло продуктам для их более быстрого оттаивания
Воздух комнатной температуры, движущийся вокруг замороженных продуктов, чтобы разморозить их

Что такое радиационная кулинария?

В кулинарии излучение — это процесс, при котором тепловые и световые волны попадают в пищу и проникают в нее. Таким образом, нет прямого контакта между источником тепла и готовящейся пищей. Существует два основных метода приготовления пищи с использованием лучистого тепла: инфракрасное и микроволновое излучение.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение использует электрический или керамический нагревательный элемент, испускающий волны электромагнитной энергии. Эти волны распространяются в любом направлении со скоростью света, чтобы быстро разогреть пищу, и в основном поглощаются поверхностью того, что вы готовите. Примерами вещей, создающих инфракрасное излучение, являются тлеющие угли в костре, тостеры и жаровни.

Микроволновое излучение

Микроволновое излучение использует короткие высокочастотные волны, проникающие в пищу, которые взбалтывают молекулы воды, создавая трение и передавая тепло. Если вы нагреваете твердое вещество, эта тепловая энергия передается через пищу за счет теплопроводности, а жидкости — за счет конвекции.

Микроволновая теплопередача обычно готовит пищу быстрее, чем инфракрасное излучение, поскольку оно способно проникать в пищу на несколько дюймов вглубь. Имейте в виду, что микроволновое излучение работает лучше всего при приготовлении небольших порций пищи.

Примеры приготовления пищи с помощью излучения

Вот несколько примеров того, как работает передача тепла посредством излучения:

Согревание рук над огнем
Лежать на солнышке, чтобы согреться
Разогрев ужина в микроволновой печи

Используете ли вы кастрюлю на плите, в конвекционной печи или в мощной микроволновой печи, проводимость, конвекция и излучение окружают нас повсюду. Знание и понимание того, что такое теплопередача, как она работает и какой тип теплопередачи происходит во время приготовления пищи, может помочь вам лучше понять науку кулинарии и улучшить свои навыки шеф-повара.

Опубликовано в:
Кухня и кулинарные советы |
Ричард Трейлор

Связанные ресурсы

Понимание концепции передачи энергии

Все ресурсы по физике для средней школы

6 Диагностические тесты
233 практических теста
Вопрос дня
Карточки
Learn by Concept

Справка по физике для старших классов »
Термодинамика »
Нагревать »
Понимание концепции передачи энергии

Микроволновка нагревает холодный кусок пиццы. Какой это вид теплопередачи?

Возможные ответы:

Конвекция

Радиация

Индукция

Проводимость

Нет теплопередачи

Правильный ответ:

Радиация

Пояснение:

Микроволны используют излучение как метод передачи тепла. Излучение относится к передаче тепла с помощью электромагнитных волн, таких как микроволны.

Теплопроводность – это передача тепла посредством прямого контакта между двумя объектами. Конвекция – это передача тепла посредством движения окружающих жидкостей. Индукция не является видом теплообмена.

Сообщить об ошибке

Закипает кастрюля с водой. Какой тип теплообмена происходит внутри котла?

Возможные ответы:

Конвекция

Теплообмен отсутствует

Кондукция

Индукция

Излучение

Правильный ответ:

Конвекция

Пояснение:

Конвекция – это передача тепла посредством движения окружающих жидкостей. Хотя теплопроводность может использоваться для нагрева горшка и, в свою очередь, для нагревания молекул воды, соприкасающихся с краем горшка, внутри горшка происходит конвекция для передачи тепла между молекулами воды. Это позволяет воде нагреваться равномерно. Без конвекции внутри горшка вода на внешних краях была бы намного горячее, чем вода в центре.

Излучение относится к передаче тепла посредством электромагнитных волн. Теплопроводность — это передача тепла через прямой контакт между двумя объектами. Индукция не является видом теплообмена.

Сообщить об ошибке

Кусок льда, помещенный на горячую поверхность, начинает таять, но его температура не повышается. Какой это вид теплопередачи?

Возможные ответы:

Теплопроводность

Конвекция

Теплопередача отсутствует

Излучение

Индукция

Правильный ответ:

Проводимость

Пояснение:

Тепло — это форма энергии, которую можно использовать для изменения энергии химических взаимодействий. Лед в твердом состоянии будет находиться в более низком энергетическом состоянии, чем вода в жидком состоянии. Добавление тепловой энергии позволяет увеличить фазовую энергию от твердого тела к жидкому. Добавление энергии преобразуется в другую форму; таким образом, температура не меняется. Теплопроводность — это передача тепла посредством прямого контакта между двумя объектами, которая описывает передачу между горячей поверхностью и льдом.

Излучение относится к передаче тепла посредством электромагнитных волн, таких как микроволны. Конвекция – это передача тепла посредством движения окружающих жидкостей. Индукция не является видом теплообмена.

Сообщить об ошибке

Кусок олова на плите сильно нагревается. Какой вид теплообмена имел место?

Возможные ответы:

Излучение

Теплопередача отсутствует

Индукция

Проводимость

Конвекция

Правильный ответ:

Кондукция

Пояснение:

Теплопроводность – это передача тепла посредством прямого контакта между двумя объектами. Поскольку кусок олова находится в непосредственном контакте с плитой, тепло может свободно перетекать из печи в олово, заставляя его нагреваться.

Сообщить об ошибке

В холодный день температура часто кажется ниже из-за холодного ветра. Это пример явления какого типа?

Возможные ответы:

Радиация

Проводимость

Конвекция

Ни один из этих

Индукция

Правильный ответ:

Конвекция

Пояснение:

В холодный день температура воздуха ниже температуры тела. Когда холодный ветер соприкасается с вашим телом, тепло от вашего тела передается воздуху, проходящему мимо, и вам становится холоднее. Этот тип теплопередачи известен как конвекция, при которой тепло передается от объекта (вашего тела) к текучей среде (воздуху).

Теплопроводность – это передача тепла за счет прямого контакта между объектами. Излучение – это передача тепла за счет электромагнитных волн. Индукция не является формой передачи тепла.

Сообщить об ошибке

Кусок хлеба подгорел с одной стороны и остался сырым с другой после нагревания в тостере. Какая форма теплопередачи наиболее вероятно вызвала ожог?

Возможные ответы:

Излучение

Индукция

Конвекция

Нам нужно знать больше информации, чтобы сделать вывод

Проводимость

Правильный ответ:

Проводимость

Пояснение:

Теплопроводность — это форма теплопередачи, требующая прямого контакта между двумя объектами. В вопросе подгоревшая сторона хлеба, вероятно, находилась в прямом контакте с источником тепла, а другая только в контакте с горячим воздухом. Обожженная сторона нагревается за счет теплопроводности, а сырая сторона нагревается за счет конвекции.

Конвекция – это передача тепла через текучую среду, а именно через жидкость или газ. Излучение – это передача тепла посредством электромагнитных волн.

Сообщить об ошибке

Какой из следующих способов передачи тепла требует соприкосновения двух объектов?

Возможные ответы:

Термодинамический разряд

Проводимость

Излучение

Индукция

Конвекция

Правильный ответ:

Проводка

Пояснение:

Теплопроводность — это форма теплопередачи, которая требует прямого контакта между двумя объектами.

Излучение – это передача тепла посредством электромагнитного излучения. Конвекция использует текучую среду, такую как воздух или вода, для передачи тепла. Индукция и термодинамический разряд не являются признанными видами теплообмена.

Сообщить об ошибке

Зефир на палочке кладут над огнем, но не касаются огня. Зефир нагревается и размягчается. Как разогревается зефир?

I. Проводка

II. Конвекция

III. Излучение

Возможные ответы:

II и III

I и II

I, II и III

II только

III только

Правильный ответ:

II и III

Объяснение:

Теплопроводность возникает при передаче тепла при прямом контакте между двумя объектами. Конвекция возникает, когда тепло передается через контакт между жидкостью и объектом. Радиация – это передача тепла посредством электромагнитного излучения.

В этом вопросе огонь является источником тепла и электромагнитного излучения. Когда излучение огня воздействует на зефир, он нагревается за счет излучения.