теплопроводность, конвекция, излучение. Решение задач

Виды теплопередачи:

теплопроводность, конвекция, излучение.

Подумаем…

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 1. Турист разжёг костёр на привале в безветренную погоду. Находясь на некотором расстоянии от костра, турист ощущает тепло.

Каким способом в основном происходит процесс передачи теплоты от костра к туристу?

1) путём теплопроводности 2) путём конвекции 3) путём излучения 4) путём теплопроводности и конвекции

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 2. Учитель провёл следующий опыт. Два одинаковые по размеру стержня (медный расположен слева, а стальной – справа) с закреплёнными на них с помощью парафина гвоздиками нагревались с торца с помощью спиртовки. При нагревании парафин плавится, и гвоздики падают.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют

результатам проведённых

экспериментальных наблюдений.

Укажите их номера.

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

• Прогревание металлических

стержней происходит

в основном способом излучения.

2) Прогревание металлических стержней происходит в основном способом конвекции.

3) Прогревание металлических стержней происходит в основном способом теплопроводности.

4) Плотность меди меньше плотности стали.

5) Теплопроводность меди больше теплопроводности стали

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 3. Два одинаковых бруска льда внесли с мороза в тёплое помещение. Первый брусок завернули в шерстяной шарф, а второй оставили открытым.

Какой из брусков будет нагреваться быстрее? Ответ поясните.

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 4. Горячий чайник какого цвета —

чёрного или белого – при прочих равных условиях

будет остывать быстрее и почему?

1) белый, так как он интенсивнее поглощает тепловое излучение 2) белый, так как тепловое излучение от него более интенсивное 3) чёрный, так как он интенсивнее поглощает тепловое излучение 4) чёрный, так как тепловое излучение от него более интенсивное

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 5. В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путем…

1) теплопроводности

2) конвекции 3) конвекции и теплопроводности 4) излучения и конвекции

Задание ОГЭ по физике (ФИПИ)

№ 6. Из какой кружки –

металлической или керамической –

легче пить горячий чай, не обжигая губы?

Объясните почему.

Виды теплопередачи:

теплопроводность, конвекция, излучение.

Проверим…

№ 1. Решение. Путём излучения.

Так как энергия в данном случае передавалась

не теплопроводностью, ведь между человеком и костром находился воздух — плохой проводник тепла.

Конвекция здесь тоже не может наблюдаться, поскольку костер находился рядом с человеком, а не под ним следовательно, в данном случае передача энергии происходит путем излучения. Ответ: 3

№ 2. Решение. Прогревание металлических стержней происходит в основном способом теплопроводности, внутренняя энергия переходит от одной части стержня к другой.

Теплопроводность меди больше теплопроводности стали, так как медь прогревается быстрее.

Ответ: 35

№ 3. Решение. Быстрее будет нагреваться второй брусок, шерстяной шарф будет препятствовать передаче внутренней энергии из комнаты в брусок. Шерсть плохо проводит тепло, у нее плохая теплопроводность, благодаря этому брусок льда будет нагреваться медленнее.

№ 4. Решение.  Черные тела лучше поглощают тепловое излучение, например на солнце быстрее нагреется вода в черной баке, чем в белой. Справедлив и обратный процесс, черные тела остывают быстрее.

Ответ: 4

№ 5. Решение.   В твёрдых телах теплопередача может осуществляться только теплопроводностью. В твердом теле молекулы находятся около положения равновесия, и могут только колебаться около него, поэтому конвекция невозможна. Ответ: 1

№ 6. Решение.   Теплопроводность металлической кружки выше, и тепло от горячего чая будет передаваться губам быстрее, и обжигать сильнее.

Механизмы теплопередачи и их применение

Теплообменное оборудование и отопительные приборы выполняют свои функции прежде всего благодаря физическому процессу – теплопередаче (иначе — теплообмену): тело с более высокой температурой передает тепло телу с температурой ниже, пока не наступит относительное термодинамическое равновесие. При этом среды разделены либо твердой стенкой, либо другой поверхностью. Относительное термодинамическое равновесие предполагает, что в итоге величины вроде температуры будут примерно равняться друг другу.

Деятельность различных типов теплообменников и отопительных приборов основывается на разных физических процессах – в зависимости от механизмов теплопередачи:

• На теплопроводности
• На конвекции
• На тепловом излучении.

Теплопроводность и теплообменное оборудование

Процесс теплопроводности характеризуется способностью тел переносить энергию с помощью движущихся частиц. К таким частицам относятся молекулы, атомы, электроны и другие. Теплопроводность выше в твердых телах и меньше – в газообразных, это известно еще из школьного курса: молекулы в газах находятся дальше друг от друга, поэтому заявленный вид теплопередачи происходит медленнее. Интенсивность теплообмена связана с коэффициентом теплопередачи.

Кожухотрубные, спиральные, пластинчато-ребристые, секционные и другие теплообменники осуществляют обогрев за счёт теплопроводности.В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделяются стенкой, в регенеративных происходит поочередное взаимодействие горячего и холодного теплоносителя с определенной поверхностью.

Конвекция и отопительные приборы

При таком виде теплопередачи, как конвекция, внутренняя энергия передается потоком или струйно.

Конвекция бывает двух видов:

• вынужденная — при содействии внешних сил; инструментами могут выступать вентилятор, насос, смешивающий прибор.
• естественная — при нагреве происходит перемещение слоев воздуха.

Действие конвектора как отопительного прибора основано на этом механизме теплопередачи. Благодаря естественной термогравитационной конвекции нагретый воздух поднимается выше, а на его место приходит менее теплый, который находился наверху — так постепенно нагревается помещение.

Естественная конвекция ответственна за многие природные явления — в том числе за образование облаков. Искусственная конвекция влияет на работу сухих градирен — драйкулеров, которые осуществляют свою работу с помощью вентиляторов.

Тепловое излучение

Веществу свойственно излучать электромагнитные волны. Тепловое излучение как механизм теплопередачи основывается как раз на электромагнитном излучении, появляющимся из-за внутренней энергии, которым обладает тело. Чем выше температура вещества, тем выше излучение. Другие тела могут улавливать излучение или же отбрасывать его. Известно, что темные предметы легче поглощает излучение. Светлым предметам свойственно отражать излучение. Так, к примеру, тепловым излучением обладает металл в нагретом состоянии.

Многие искусственные источники освещения работают за счёт теплового излучения — в том числе лампы накаливания. В обогреве помещений также применяется механизм излучения — широко применяются инфракрасные обогреватели, излучателями служат галогенные, кварцевые, а также карбоновые лампы. Особенностью ИК-обогревателя является последовательность нагрева: при его действии сначала нагреваются предметы (например, мебель) и только потом от предметов нагревается воздух.

При обогреве помещения обычно ориентируются на конвекцию и теплопроводность, потому что использования теплового излучения дорого обходится. Чтобы оценить эффективность обогрева помещения, учитывайте распределение температуры воздуха относительно высоты самого помещения — итогом должно стать более-менее равномерное распределение, чтобы теплый воздух не концентрировался у потолка, а пол не был холодным. Необходимо обратить внимание не только на процесс теплообмена оборудования, но и на теплопотери.

теория тепла, полезно знать

05.09.2017, 5858 просмотров.

Разница между кондуктивной конвекцией и излучением

28 мая 2021 17 июля 2021 / ОБРАЗОВАНИЕ, ФИЗИКА / 3 минуты чтения

Расскажите о различиях

Когда мы хотим обсудить разницу между проводимостью, конвекцией и излучением, все эти факторы связаны с передачей тепла. Теплопроводность – это процесс передачи тепла посредством прямого контакта. Конвекция — это способ передачи тепла, который включает движение молекул. Излучение – это способ передачи тепла, который происходит посредством электромагнитных волн

Что такое проводимость?

Теплопроводность – это процесс передачи тепла посредством непосредственного контакта вещества за счет температурного градиента. Способ теплопередачи очень распространен в твердых телах и незначителен в жидкостях. Теплопередача переходит от одной частицы к другой, в то время как вещество остается бездействующим. Режим теплообмена происходит в однородных непроводящих твердых телах.

Проще говоря, всякий раз, когда два объекта находятся в непосредственном контакте друг с другом, происходит передача тепла от более горячего объекта к более холодному, что происходит благодаря теплопроводности. Далее, объекты, которые позволяют теплу легко проходить через них, называются проводниками. Происходит в твердых телах за счет молекулярных столкновений. Он использует нагретое твердое вещество для переноса. Это происходит из-за разницы температур. Это медленный процесс. Оно не подчиняется никакому закону отражения или преломления.

Примеры ситуации с проводимостью:

1. Прикосновение к плите, когда она горит
2. Ощущение прохлады от кубиков льда
3. Кипячение воды, втыкая в нее раскаленный кусок железа

Что такое конвекция ?

Конвекция — это способ передачи тепла, который включает движение молекул от более высокой температуры к более низкой температуре. Режим теплопередачи довольно распространен в жидкостях. Способ теплопередачи происходит естественным или даже может быть принудительным. Естественная конвекция управляется гравитацией.

Гравитация играет большую роль в естественной конвекции, так что когда вещество нагревается снизу, это приводит к расширению более горячей части. За счет плавучести более горячее вещество поднимается вверх, так как оно менее плотное, а более холодное заменяет его, опускаясь на дно, за счет большой плотности, которое при нагревании движется вверх, и процесс продолжается. При конвекции при нагревании вещества его молекулы рассеиваются и расходятся.

Примеры ситуаций с конвекцией:

1. Иногда мы наблюдаем изменения в воздухе, иногда жарко, когда температура высокая, а иногда прохладно, когда ожидается дождь.

Что такое радиация?

Излучение — это способ передачи тепла, который происходит посредством электромагнитных волн без участия какой-либо среды. Тепло не требует физического контакта для передачи потока частиц. Однако способ передачи тепла следует закону отражения и закону преломления. Обычно это происходит из-за небольшого повышения температуры. Это происходит во всех состояниях вещества.

 Всякий раз, когда вы чувствуете тепло, не прикасаясь к объекту, это происходит из-за излучения. Более того, цвет, ориентация поверхности и т. д. — это некоторые свойства поверхности, от которых сильно зависит излучение.

В этом процессе энергия передается посредством электромагнитных волн, называемых лучистой энергией. Горячие объекты обычно излучают тепловую энергию в более прохладное окружение. Лучистая энергия способна перемещаться в вакууме от источника к более холодным местам.

Примеры ситуаций с излучением:

1. Тепло от солнца, согревающего ваше лицо
2. Тепло от лампочки
3. Тепло от огня

Разница между теплопроводностью, конвекцией и излучением

• 900

КОНВЕКЦИЯ	ИЗЛУЧЕНИЕ
Теплопроводность объясняет процесс передачи тепла между объектами путем прямого контакта.	Конвекция относится к форме теплопередачи, при которой происходит передача энергии внутри жидкости.	Излучение помогает в механизме передачи тепла без физического контакта между объектами.
Теплопроводность помогает теплу перемещаться между объектами, находящимися в непосредственном контакте.	Конвекция помогает теплу проходить через жидкости.	Радиация помогает теплу течь через пустые пространства.
Возникает в твердых телах в результате молекулярных столкновений.	Происходит в жидкостях из-за фактического потока материи.	Происходит на расстоянии и не нагревает промежуточное вещество.
Используется нагретое твердое вещество для переноса.	Используется промежуточное вещество.	Использует электромагнитные волны.
Это вызвано разницей температур.	Возникает из-за разницы в плотности	Происходит от всех объектов, при температуре выше 0 К.
Это медленный процесс	Это медленный процесс	Это быстрый процесс
Не подчиняется законам отражения или преломления	Не следует ни одному закону отражения или преломления	Это следует закону отражения или преломления
1. Прикосновение к плите, когда она горит 2. Ощущение прохлады от кубиков льда 3. Вскипятить воду, просунув в нее раскаленную железку.	Иногда мы наблюдаем изменения в воздухе, иногда жарко, когда температура высокая, а иногда прохладно, когда ожидается дождь.	1. Солнечное тепло согревает лицо 2. Тепло от лампочки 3. Тепло от костра 4. Тепло от чего-либо еще теплее, чем его окружение.

Заключение

Термодинамика изучает теплоперенос и связанные с ним изменения. Теплопроводность есть не что иное, как передача тепла от более горячей части к более холодной. Конвекция – это передача тепла за счет движения жидкости вверх и вниз. Излучение возникает, когда тепло проходит через пустое пространство. https://www.youtube.com/watch?v=HpCvWuvCUoA

Расскажите о различиях

5.6 Методы теплопередачи – теплопроводность, конвекция и излучение. Введение – Колледж Дугласа, физика 1207

Глава 5 Температура, кинетическая теория и газовые законы

Резюме

• Обсудите различные методы теплопередачи.

Не менее интересными, чем влияние теплопередачи на систему, являются методы, с помощью которых это происходит. Всякий раз, когда есть разница температур, происходит теплообмен. Теплопередача может происходить быстро, например, через кастрюлю для приготовления пищи, или медленно, например, через стенки ящика со льдом для пикника. Мы можем контролировать скорость теплопередачи, выбирая материалы (например, толстую шерстяную одежду для зимы), контролируя движение воздуха (например, используя уплотнитель вокруг дверей) или выбирая цвет (например, белая крыша, чтобы отражать лето). Солнечный лучик). С передачей тепла связано так много процессов, что трудно представить себе ситуацию, при которой передача тепла не происходит. Однако каждый процесс, связанный с передачей тепла, происходит только тремя способами:

1. Теплопроводность — передача тепла через неподвижное вещество при физическом контакте. (Материя неподвижна в макроскопическом масштабе — мы знаем, что существует тепловое движение атомов и молекул при любой температуре выше абсолютного нуля. ) Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном кастрюли, передается теплопроводностью.
2. Конвекция — это передача тепла макроскопическим движением жидкости. Этот тип переноса имеет место, например, в печи с принудительной подачей воздуха и в климатических системах.
3. Теплопередача посредством излучения происходит при излучении или поглощении микроволн, инфракрасного излучения, видимого света или другого вида электромагнитного излучения. Очевидным примером является нагревание Земли Солнцем. Менее очевидный пример — тепловое излучение человеческого тела.

Рисунок 1. В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в помещение. Теплопередача также происходит за счет теплопроводности в помещение, но гораздо медленнее. Теплопередача конвекцией также происходит через холодный воздух, поступающий в помещение через окна, и горячий воздух, выходящий из помещения, поднимаясь вверх по дымоходу.