Способы передачи энергии в электронагреве Heatle

Передача энергии

Существуют два различных способа передачи энергии: выполнение определенной работы и передача тепла между объектами.

Выполнение работы

Энергия может передаваться от одного объекта к другому, выполняя определенную работу.

Для выполнения работы требуется, чтобы агент прикладывал определенное количество силы к объекту на протяжение определенного расстояния. Когда работа выполняется, энергия передается от агента к объекту, что приводит к изменению движения объекта (точнее, изменению кинетической энергии этого объекта).     

Пример того, как работа передает энергию от одного объекта к другому

Предположим, что человек (агент) оказывает усилие на тачку (на объект), которая первоначально находится в состоянии покоя, заставляя ее двигаться в течение определенного расстояния. Напомним, что работа, выполняемая человеком на тачке, равна произведению силы человека, умноженной на расстояние, пройденное тачкой.  Обратите внимание, что, когда на тачку действует сила, меняется ее движение. Кинетическая энергия объекта увеличивается. Но откуда тачка взяла кинетическую энергию? Это исходило от человека, который применил силу, который использовал химическую энергию, хранящуюся в еде, которую он ел, чтобы переместить тачку. Другими словами, когда человек работал с тачкой, он передавал тачке определенное количество химической энергии, заставляя ее двигаться. В результате запас химической энергии человека уменьшается, а кинетическая энергия тачки увеличивается.

Теплопередача 

Тепло — это передача энергии от более теплого объекта к более холодному. Например, зажженная спичка (объект с более высокой температурой) будет передавать тепло большой кастрюле, наполненной теплой водой (объект с более низкой температурой). Обратите внимание, что фактическое количество тепловой энергии, которую имеет каждый объект, не имеет значения, так как кастрюля с теплой водой может иметь больше тепловой энергии, чем спичка.  Что необходимо для передачи тепла, так это разница температур между двумя объектами. Без этой разницы не может происходить теплопередача.

Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

• 
  Проводимость — это передача энергии от одной молекулы к другой при прямом контакте. Этот перенос происходит, когда молекулы сталкиваются друг с другом, подобно игре в пул, когда один движущийся шар ударяется о другой, заставляя второй двигаться. Проводимость имеет место в твердых телах, жидкостях и газах, но лучше всего работает в материалах, которые имеют простые молекулы, расположенные близко друг к другу. Например, металл является лучшим проводником, чем дерево или пластик.

  Принцип теплопроводности применяется во всех типах нагревателей, но есть нагревательные элементы, в которых он является основным. Это нагреватели контактного типа, такие как плоские миканитовые нагреватели, кольцевые миканитовые нагреватели, сопловые электронагреватели, патронные ТЭНы.

• 
  Конвекция — это движение тепла при помощи вещества, такого как вода или воздух. Вещество (может быть жидкость или газ) перемещается из одного места в другое, передавая вместе с собой тепло. Это движение массы нагретой воды или воздуха называется током.

  Нагреватели, в которых преимущественным типом теплопередачи является конвекция, это ТЭНы для воды и воздуха, обогреватели с открытыми спиралями, керамические сухие Тэны, погружные и врезные нагреватели нефтепродуктов.

• 
  Излучение  — это передача тепла электромагнитными волнами. Когда вы стоите на солнце, вас согревают электромагнитные волны, в основном инфракрасное излучение (и, в меньшей степени, видимый свет), которые распространяются от Солнца на Землю. Помимо солнца, электрические лампочки, утюги и тостеры также передают тепло посредством излучения. Обратите внимание на то, что, в отличие от теплопроводности или конвекции, для передачи тепла посредством излучения не требуется никаких веществ, чтобы помочь с передачей энергии.

  Инфракрасные излучатели – это наиболее яркий пример нагревателей, использующих инфракрасный метод передачи тепловой энергии. Также большое количество излучения вырабатывается греющими спиралями и керамическими нагревателями.

Вы можете обнаружить признаки теплопередачи в разной степени на каждом типе нагревателей или объектов, использующих нагрев. Вы можете увидеть мерцание воздуха над батареей отопления (конвекция), положить руку на теплую ложку, которая стояла в горячей миске с супом (проводимость), или заметить, что солнечный свет ощущается на вашей коже в виде тепла (излучение). Если вам нужны доказательства наличия тепловой энергии или тепла в вашей жизни, просто пощупайте руку. Ваше тело генерирует тепло 24 часа в сутки!

Компания Хитл в России производит электронагреватели, использующие различные методы теплопередачи. Чтобы узнать больше, свяжитесь с нашими менеджерами по телефону или через форму связи на сайте.

12 примеров тепловой энергии в повседневной жизни

Тепловая энергия относится к энергии, которой обладает объект в результате движения частиц внутри объекта. Это внутренняя кинетическая энергия объекта, которая исходит от случайных движений молекул и атомов объекта.

В то время как молекулы и атомы, составляющие материю, постоянно движутся, когда объект нагревается, повышение температуры заставляет эти частицы двигаться быстрее и сталкиваться друг с другом. Чем быстрее движутся эти частицы, тем выше тепловая энергия объекта.

Она может быть записана математически как произведение постоянной Больцмана (k _B) и абсолютной температуры (T).

Тепловая энергия = k _B T

Термин «тепловая энергия» может также применяться к количеству передаваемого тепла или энергии, переносимой тепловым потоком.

Тепловая энергия (или термическая энергия) может передаваться от одного тела другому через три процесса —

• Проводимость: это наиболее распространенная форма теплопередачи, которая происходит через физический контакт: передача внутренней энергии за счет микроскопических столкновений частиц и движения электронов внутри тела.
• Конвекция: представляет собой передачу тепла из одной области в другую в результате движения жидкостей, например, жидкостей и газов.
• Излучение — это передача энергии в виде частиц или волн через пространство или среду. Чем горячее объект, тем больше он будет излучать тепловой энергии.

Чтобы лучше объяснить это явление, мы собрали некоторые из лучших примеров тепловой энергии, которые вы видите в повседневной жизни.

12. Солнечная энергия

Тип теплопередачи: Излучение

Солнце — это почти идеальная сфера горячей плазмы, которая преобразует водород в гелий посредством миллиардов химических реакций, которые в конечном итоге производят интенсивное количество тепла.

Вместо того, чтобы находиться рядом с Солнцем, тепло излучается вдаль от звезды и в космос. Небольшая часть этой энергии (тепла) достигает Земли в виде света. В основном она содержит инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет. Передача тепловой энергии таким образом называется тепловым излучением.

В то время как часть тепловой энергии проникает в атмосферу Земли и достигает земли, часть ее блокируется облаками или отражается от других объектов. Солнечный свет, достигающий поверхности Земли, нагревает ее.

По данным Университета Орегона, вся Земля получает в среднем 164 Ватта на квадратный метр в течение суток. Это означает, что вся планета получает 84 тераватта энергии.

11. Тающий лед

Тип теплопередачи: Конвекция

Тепловая энергия всегда течет из регионов с более высокой температурой в регионы с более низкой температурой. Например, когда вы добавляете к напитку кубики льда, тепло переходит из жидкости в кубики льда.

Температура жидкости падает по мере того, как тепло переходит от напитка к льду. Тепло продолжает перемещаться в самую холодную область напитка до тех пор, пока не достигнет равновесия. Потеря тепла приводит к падению температуры напитка.

10. Топливные элементы

Топливный элемент, который принимает водород и кислород в качестве входных данных

Теплопередача: зависит от типа топливного элемента

Топливные элементы — это электрохимические устройства, которые преобразуют химическую энергию топлива и окислителя в электрическую энергию. При работе топливного элемента значительная часть входной энергии используется для выработки электрической энергии, а оставшаяся часть преобразуется в тепловую энергию в зависимости от типа топливного элемента.

Тепло, получаемое в ходе этого процесса, используется для повышения энергоэффективности. Теоретически топливные элементы являются гораздо более энергоэффективными, чем обычные процессы: если отработанное тепло улавливается в когенерационной схеме, эффективность может достигать 90%.

9. Геотермальная энергия

Тип теплопередачи: мантийная конвекция

Геотермальная энергия — это тепло, получаемое в недрах Земли. Оно содержится в жидкостях и породах под земной корой и может быть найдено глубоко в горячей расплавленной породе Земли — магме.

Она образуется в результате радиоактивного распада материалов и непрерывной потери тепла от формирования планеты. Температура и давление на границе ядра и мантии могут достигать более 4000°C и 139 ГПа, в результате чего некоторые породы расплавляются, а твердая мантия ведет себя пластически.

Это приводит к тому, что части мантии конвектируются вверх (так как расплавленная порода легче, чем окружающие твердые породы). Пар и/или вода переносят геотермальную энергию на поверхность планеты, откуда она может быть использована для охлаждения и обогрева, или может быть использована для производства чистого электричества.

8. Тепловая энергия в океане

Тип теплопередачи: Конвекция и Проводимость

На протяжении десятилетий океаны поглощали более 9/10 избыточного тепла атмосферы от выбросов парниковых газов. Согласно исследованию, океан нагревается со скоростью 0,5-1 ватт энергии на квадратный метр в течение последних десяти лет.

Океаны обладают невероятным потенциалом для хранения тепловой энергии. Поскольку их поверхности подвергаются воздействию прямых солнечных лучей в течение длительных периодов времени, существует огромная разница между температурами мелководных и глубоководных морских районов.

Эта разница температур может быть использована для запуска теплового двигателя и выработки электроэнергии. Этот тип преобразования энергии, известный как преобразование тепловой энергии океана, может работать непрерывно и может поддерживать различные побочные отрасли.

7. Солнечная плита

Тип теплопередачи: излучение и проводимость

Солнечная плита — это низкотехнологичное, недорогое устройство, использующее энергию прямых солнечных лучей для нагрева, приготовления или пастеризации напитков и других пищевых материалов. В солнечный день она может достигать температуры до 400°C.

Все солнечные плиты работают по трем основным принципам:

• Концентрат солнечного света : устройство имеет зеркальную поверхность для концентрации солнечного света в небольшой зоне для приготовления пищи.
• Преобразование световой энергии в тепловую энергию. Когда свет падает на материал приемника (кастрюлю), он преобразует свет в тепло, и это мы называем проводимостью.
• Ловушка тепловой энергии : стеклянная крышка изолирует воздух внутри плиты от наружного воздуха, сводя к минимуму конвекцию (потери тепла).

6. Потирая руку

Тип теплопередачи: Проводимость

Когда вы потираете руки, трение превращает механическую энергию в тепловую. Механическая энергия относится к движению ваших рук.

Поскольку трение происходит за счет электромагнитного притяжения между заряженными частицами на двух соприкасающихся поверхностях, трение рук друг о друга приводит к обмену электромагнитной энергией между молекулами наших рук. Это приводит к тепловому возбуждению молекул наших рук, которые в конечном итоге вырабатывают энергию в виде тепла.

5. Тепловой двигатель

Тип теплопередачи: Конвекция

Тепловой двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию, которую затем можно использовать для выполнения механической работы. Двигатель забирает энергию из тепла (по сравнению с окружающей средой) и превращает ее в движение.

В зависимости от типа двигателя применяются разные процессы, такие как использование энергии ядерных процессов для выработки тепла (уран) или воспламенение топлива в результате сгорания (уголь или бензин). Во всех процессах цель одна и та же: преобразовать тепло в работу.

Ежедневные примеры тепловых двигателей включают паровоз, двигатель внутреннего сгорания и тепловую электростанцию. Все они приводятся в действие расширением нагретых газов.

4. Горящая свеча

Тип теплопередачи: Проводимость, Конвекция, Излучение

Свечи делают свет, производя тепло. Они преобразуют химическую энергию в тепло. Химическая реакция называется сгоранием, при котором воск свечи вступает в реакцию с кислородом на воздухе и образует бесцветный газ, называемый углекислым газом, вместе с небольшим количеством пара.

Пар образуется в синей части пламени, где воск горит чисто с большим количеством кислорода. Но поскольку ни один воск не горит идеально, они также производят немного дыма (аэрозоль) в яркой, желтой части пламени.

На протяжении всего процесса фитиль поглощает воск и горит, чтобы произвести свет и тепловую энергию.

3. Электрические тостеры

Тип теплопередачи: тепловое излучение

Электрический тостер забирает электрическую энергию и очень эффективно преобразует ее в тепло. Он состоит из рядов тонких проволок (нитей), которые расположены достаточно широко друг от друга, чтобы поджарить всю поверхность хлеба.

Когда электричество течет по проводу, энергия передается от одного конца к другому. Эта энергия переносится электронами. На протяжении всего процесса электроны сталкиваются друг с другом и с атомами в металлической проволоке, выделяя тепло. Чем больше электрический ток и чем тоньше провод, тем больше происходит столкновений и выделяется больше тепла.

2. Современные системы отопления дома

Тип теплопередачи: Конвекция

Два распространенных типа отопительных систем, установленных в зданиях, — это системы отопления теплым воздухом и горячей водой. Первая использует тепловую энергию для нагрева воздуха, а затем циркулирует по системе воздуховодов и регистров. Теплый воздух выдувается из воздуховодов и циркулирует по помещениям, вытесняя холодный воздух.

Второй использует тепловую энергию для нагрева воды, а затем прокачивает ее по всему зданию в системе труб и радиаторов. Горячий радиатор излучает тепловую энергию в окружающий воздух. Затем теплый воздух движется по помещениям конвекционными потоками.

1. Процессоры и другие электрические компоненты

Тип теплопередачи: Конвекция и Проводимость

Процессор, графический процессор и система на чипе рассеивают энергию в виде тепла за счет сопротивления в электронных схемах. Графические процессоры в ноутбуках/настольных компьютерах потребляют и рассеивают значительно больше энергии, чем мобильные процессоры из-за их более высокой сложности и скорости.

Для поддержания оптимальной температуры микропроцессоров используются различные типы систем охлаждения. Например, обычная настольная система охлаждения ЦП предназначена для рассеивания до 90 Вт тепла без превышения максимальной температуры соединения для ЦП настольного компьютера.

Передача тепловой энергии: теплопроводность, конвекция, излучение

Перейти к содержимому

Вы здесь:

• Все вещи состоят из молекул
• Когда предметы нагреваются, они поглощают тепловую энергию способность двигаться быстрее
• Когда молекулы движутся быстрее, температура повышается

• Тепловая энергия – это энергия, возникающая в результате движения частиц
• Это форма кинетической энергии and is transferred as heat
• Thermal Energy Transfer can occur by three methods:
• Conduction
• Convection
• Radiation

Conduction

• Conduction is the передача тепловой энергии посредством прямого контакта между частицами вещества без перемещения частиц в новое место
• Обычно происходит в твердых телах
• Когда тепло подводится к одному концу, молекулы на этом конце начинают двигаться быстрее
• При этом они сталкиваются со своими соседями, передавая кинетическую энергию

Конвекция

• энергия за счет перемещения частиц из одного места в другое
• Обычно встречаются в жидкостях (жидкости и газы)
• Пример с кипящей водой:
• Сначала нагревается вода на дне кастрюли
• Нагретая вода расширяется и плотность уменьшается
• Нагретая вода начинает подниматься
• Более холодная вода с более высокой плотностью устремляется вниз, чтобы занять свое место
• Более холодная вода нагревается, и цикл повторяется
• Мы называем это Конвекционные потоки

Излучение

• Излучение – это излучение энергии в виде волн, частиц или лучей
• Излучение не требует среды для передачи энергии
• Лучистая энергия либо отражается, либо поглощается веществом
• Поглощаемая энергия увеличивает кинетическую энергию объекта
• Это увеличивает температуру объекта
• Пример … сковорода на плите
• Энергия излучается источником тепла и поглощается нижней поверхностью поддона
• Например… солнце
• Солнце излучает энергию в виде солнечного излучения
• Когда эта энергия достигает Земли, она поглощается веществом (воздухом, водой, земля)
• Поглощенная лучистая энергия увеличивает кинетическую энергию вещества, повышая его температуру
• Солнце излучатель
• Оно отдает тепло

• Земля поглотитель
  

  8 Оно забирает 8 тепла

АЛЬБЕДО

• Цвет поверхности
• Альбедо – процент приходящей солнечной радиации , которую она отражает
• Альбедо Земли составляет около 30%
• Светлые, блестящие объекты отражают больше солнечного излучения и имеют высокое альбедо (лед, снег, песок)
• Более темные, тусклые объекты поглощают больше солнечного излучения и имеют низкое альбедо (леса, почвы)
• Факторы, влияющие на излучение
• Температура поверхности
• Чем выше температура поверхности, тем выше скорость переноса

Площадь поверхности

• Чем больше площадь поверхности, тем выше скорость переноса
• Перенос тепловой энергии в атмосфере
• Что нужно знать:
  • Атмосферное давление > давление, оказываемое массой воздуха над любой точкой на поверхности Земли
  • Теплый воздух менее плотный, чем холодный
  • теплее регионы обычно имеют более низкое атмосферное давление, чем более холодные регионы
  • Ветер > движение воздуха из областей с высоким давлением в области с низким давлением
  • Поднимающиеся и опускающиеся массы воздуха в конвекционных потоках вызывают изменения атмосферного давления … вызывая ветер

Образцы ветра и эффект кориолиса

• Перемещаются с с западом на восток
• Клице к экватору в холодных месяцах
• . влияние воды на перенос тепла значительно
• На климат Земли влияют фазовые изменения в круговороте воды

Круговорот воды

• Молекулы воды претерпевают изменения состояния (например, из твердого состояния в жидкое)
• Когда происходят эти изменения, тепловая энергия либо выделяется, либо поглощается
• Выделяется из жидкости > твердого тела
• Поглощается из жидкости > газа
• Темп. остается неизменным между фазовыми переходами
• Через изменения состояния тепловая энергия передается через биосферу

Океанические течения

• Основные пути переноса тепловой энергии из более теплых регионов в более холодные
• Глобальные ветры толкают воду, приводя в движение поверхностные течения океана
• Характер океанских течений изменяется под действием эффекта Кориолиса
• Северные течения отклоняются вправо
• Южные течения отклоняются влево
• Тепловая энергия также переносится вертикально конвекционными потоками
• (те же принципы, что и с воздухом)

Автор: Уильям Андерсон (редакционная группа Schoolworkhelper)

https://schoolworkhelper. net/

Репетитор и писатель-фрилансер. Учитель естественных наук и любитель сочинений. Последняя рецензия статьи: 2020 | Институт Святой Розмари © 2010-2022 | Creative Commons 4.0

В начало

Тепловая энергия — банк знаний

Feel the Burn

Тепло или тепловая энергия

Тепловая энергия (также называемая повышением тепловой энергии) температура заставляет атомов и молекул двигаться быстрее и сталкиваются друг с другом.

Энергия, которая исходит от температуры нагретого вещества, называется тепловой энергией.

Тепловая энергия — наука для детей

Что такое тепловая энергия?

Тепловая энергия – это энергия, исходящая от вещества, молекулы и атомы которого вибрируют быстрее из-за повышения температуры.

Как производится тепловая энергия?

Молекулы и атомы, составляющие материю, все время движутся. Когда вещество нагревается, повышение температуры заставляет эти частицы двигаться быстрее и сталкиваться друг с другом.

Тепловая энергия – это энергия, исходящая от нагретого вещества. Чем горячее вещество, тем больше движутся его частицы и тем выше его тепловая энергия.

Каковы некоторые примеры тепловой энергии?

Вот несколько повседневных примеров тепловой энергии, с которыми вы будете знакомы:

Солнечное тепло

Чашка горячего шоколада*

Выпечка в духовке

Тепло от нагревателя

*Давайте подумаем о чашке горячего шоколада…

Горячий шоколад получает тепловую энергию от вибрирующих частиц. Когда вы наливаете немного холодного молока в свой горячий шоколад, часть этой энергии передается от шоколада частицам в молоке.

Так что же происходит? Ваш горячий шоколад остывает, потому что он отдает часть своей тепловой энергии молоку.

Чай получает тепловую энергию от вибрирующих частиц. Когда вы наливаете немного холодного молока в горячий чай, часть этой энергии передается от чая частицам в молоке.

Когда холодные частицы нагреваются, они содержат больше энергии, поэтому вибрируют и разделяются.

Некоторые вещества превращаются из твердых в жидкие и газообразные по мере того, как их частицы нагреваются, вибрируют и разделяются.

Кипячение чайника является примером как тепловой, так и кинетической энергии.

Тепловая энергия исходит от вещества, молекулы и атомы которого вибрируют быстрее из-за повышения температуры.

Тепловая энергия — другое название тепловой энергии.

Кинетическая энергия — это энергия движущегося объекта. Поскольку тепловая энергия исходит от движущихся частиц, это форма кинетической энергии.

Вы когда-нибудь обжигали руку, поднимая что-то горячее?
Это потому, что тепловая энергия передается от горячего объекта к вашей коже.