Виды теплопередачи.Примеры теплопередачи в природе и технике. Примеры теплопередача

Examples of heat transfer - grease monkey

1. Heat and flora. The temperature of the lower air layer and the surface layer of the soil is important for plant development.

The layer adjacent to the Earth, air and the upper layer of the soil is a continuous change in temperature. Day soil absorbs energy and heats up, at night, conversely, it is cooled. In the heating and cooling it affects the presence of vegetation. So, dark plowed soil heats up more radiation, but quickly cools and, than the soil, covered with vegetation.

In the heat exchange between the soil and the air is also affected by weather. On clear, cloudless night soil cools - radiation from the soil freely out into space. In such a night frosts are possible on the ground in early spring. If the weather is cloudy, the clouds cover the Earth and plays the role of screens, protecting the soil from the loss of energy by radiation.

One means of increasing soil temperature and plot pripochvennogo air are hotbeds, which allows better use of solar radiation. soil Land, usually several depth, cover glass frames. Glass is well miss the visible solar radiation, которое, falling to the dark soil, heats. But the glass prevents the cooling of the surface air, because bad passes invisible radiation, emitted by the heated surface of the Earth. In this way, glass greenhouses act as a "trap" energy. Inside the greenhouses above the temperature, than on unprotected ground, about 10 ° C.

2. Thermos. Heat transfer from the hotter to the colder body tends to equalize their temperature. Therefore, if the room to make, eg, hot kettle, it cools down. Part of its internal energy will go to the surrounding bodies. To prevent the body to cool down or heat up, We need to reduce the heat transfer. At the same time seek to do so, the energy is not passed by any of the three types of heat transfer: convection, thermal conductivity and radiation.

To save hot water, food or, conversely, prevent ice or ice cream from melting, use a thermos (rice. 194).

On the image 195 shown thermos unit for liquids 3. It consists of a glass vessel 5 double-walled. Inner surface walls covered with shiny metal bed, and the space between the walls of the vessel is exhausted of air. Deprived of air space between the walls does not have the thermal conductivity, a shiny coat, due to reflection, prevents transmission of energy radiation.

To protect the glass from damage, thermos placed in a cardboard or a metal case 4. The vessel was sealed cork 2, and on top of the case is screwed cap 1 (rice. 194).

Exercises.

1. When the spacecraft flight of his Cabin is heated by air friction, solar radiation and. Which causes the heating becomes more important with increasing altitude? while reducing the height? justify your answer.
2. One way to maintain a certain temperature in the spacecraft or satellite is, that the shell of the satellite makes a double and its internal cavity filled with gas (eg, nitrogen). This gas by the fan forced to move around the fuel devices and transfer energy to the shell. Why do we have to use forced, not free convection?

Поделиться ссылкой:

Liked this:

Like Loading...

Похожее

Конспект урока «Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике» (8 класс)

8 класс

Раздел: Тепловые явления.

Обобщение темы: «Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике»

Цели и задачи урока:

1. Обобщение материала по теме: «Виды теплопередачи».

2. Проверить умения и навыки учащихся на тестовых заданиях решать задачи по данной теме.

3. Научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни, расширить представления учащихся о физической картине мира на примере теплопередачи в природе и технике, расширить кругозор учащихся.

4. Научить самостоятельности мышления, умению выступать перед большой аудиторией.

5. Развивать у учащихся активную учебную деятельность, умение сравнивать и анализировать полученные знания. Развивать коммуникативные способности, устную речь учащихся; расширить познавательный интерес учащихся.

6. Научить пользоваться информационными средствами и обрабатывать добытый материал.

Предварительная подготовка:

- класс разбит на группы. Каждая группа работает по определённой теме.Время работы 2 недели. Идёт подбор материалов для создания презентации, проекта из различных источников информации (дополнительная литература, Интернет-ресурсы). Некоторые учащиеся, по желанию, работают индивидуально.

- создание презентации, проекта. Консультации.

-предварительная защита работы.

Формы и методы работы:

- вводная беседа;

- фронтальный опрос;

- презентация (проект)

- промежуточный контроль в форме тестового опроса;

- анализ и корректировка знаний;

- в качестве дополнительного иллюстративного материала показ анимации и интерактивных моделей «Теплопередача», «Изучение различной теплопроводности материалов», «Дневной и ночной бризы».

Ресурсы и материалы:

1. Компьютер.

2. Мультимедийный проектор.

3. Диск с анимациями.

Программа: Microsoft Office PowerPoint 2003.

ПЛАН УРОКА:

1. Введение.-1 мин.

2. Физическая атака -10 мин.: повторение теоретического материала.

3. Обобщение пройденного материала -15 мин. (работы учеников, анимации).

4. Выполнение тестового задания – 8 мин. (2 варианта).

5. Проверка результатов -4 мин.

6. Итог урока. Рефлексия -5 мин.

7. Задание на дом -2 мин.

ХОД УРОКА.

1. Введение.

2. Физическая атака – (теоретический опрос).

3. Обобщение темы «Виды теплопередачи»:

1) защита лучшего ученического проекта или презентации– (виды теплопередачи) -1 пример.

2) показ анимации и интерактивных моделей «Теплопередача», «Изучение различной теплопроводности материалов», «Дневной и ночной бризы».

Примеры:

4. Выполнение тестовых заданий. Используется компьютерный вариант – тесты – (проверочная работа).

5. Проверка тестов (производится самопроверка или можно сделать проверку, поменявшись с соседом работами).

Обеспечение быстрой проверки, а самое главное, каждый ученик имеет возможность тут же узнать результат своей работы и то, на какие вопросы ему необходимо обратить внимание.

6. Итог урока. Рефлексия.

Что ж, наш урок подходит к завершению. В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, какая часть урока была самой интересной (высказывания учащихся).

Решать загадки можно вечно.

Вселенная ведь бесконечна.

Спасибо всем нам за урок,

А главное, чтоб был он впрок!

Мне очень понравилось с вами работать. А теперь давайте подведем итоги вашей работы на сегодняшнем уроке (выставление оценок).

7. Задание на дом: §1, стр.178. Изобразить на бумаге физические явления, наблюдавшиеся и обсуждавшиеся на уроке, можно в веселых картинках, комиксах

Список литературы:

1. Прояненкова Л.А., Стефанова Г.П., Крутова И.А. Уроки физики по теме «Тепловые явления». Астрахань, 2003.

2. М.Е. Тульчинский. Качественные вопросы и задачи по физике.

3. Учебник физики 8 кл. Перышкин А.В.

4. В.Н. Ланге. Экспериментальные задачи по физике на смекалку.

5. А.В.Усова. Методика преподавания физики в 7-8 классах.

6. А.Е.Марон, Е.Ф.Марон. Дидактический материал по физике. 8 класс.

infourok.ru

Виды теплопередачи.Примеры теплопередачи в природе и технике.

Слайд 1

Слайд 2

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КОНВЕКЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЕ, или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 3

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Проведем опыт

Слайд 4

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой. В этом случае тела и все части, участвующие в процессе, находятся в непосредственном контакте. Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.

Слайд 5

Механизм теплопроводности Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.

Слайд 6

Теплопроводность различных веществ Металлы обладают хорошей теплопроводностью Меньшей - обладают жидкости Газы плохо проводят тепло

Слайд 8

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ПРИРОДЕ Снег предохраняет озимые посевы от вымерзания.

Слайд 9

Мех животных из-за плохой теплопроводности предохраняет их от переохлаждения зимой и перегрева летом.

Слайд 10

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕХНИКЕ Для того, чтобы предотвратить ожоги тела от прикосновения к нагревающимся до высокой температуры приборам – защищают последние оболочкой из материалов с низкой теплопроводностью . Для ускорения процесса нагрева или охлаждения соответствующие детали устройств делают из материалов с высокой теплопроводностью .

Слайд 11

КОНВЕКЦИЯ Проведем опыт

Слайд 12

КОНВЕКЦИЯ Конвекция (от лат. конвекцио – перенесение) – перенос энергии самими струями газа или жидкости. Этот вид теплопередачи не является чисто тепловым процессом, так как перемешивание слоев газа или жидкости всегда связано с какими-то внешними, нетепловыми причинами. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может

Слайд 13

Механизм конвекции в газах Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

Слайд 14

Тяга Давление в печи меньше давления наружного воздуха Холодный воздух устремляется в топку, тёплый поднимается вверх по трубе Чем выше труба, тем больше тяга

Слайд 15

Механизм конвекции в жидкостях А – жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. В – нагретая жидкость поднимается вверх. С – на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется.

Слайд 16

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы. КОНВЕКЦИЯ В ПРИРОДЕ

Слайд 17

Дневной бриз Дневной бриз Холодный воздух по низу с моря перемещается к берегу

Слайд 18

Ночной бриз Ночной бриз Холодный воздух по низу с берега перемещается к морю

Слайд 19

обеспечивается водяное охлаждение двигателей внутреннего сгорания. охлаждаются корпуса космических кораблей КОНВЕКЦИЯ В ТЕХНИКЕ

Слайд 20

ПРОВЕДЕМ ОПЫТ ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 21

ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН Это теплопередача, при которой энергия переносится различными лучами.

Слайд 22

Механизм излучения Нагретые тела излучают электромагнитные волны, с физической природой которых мы познакомимся позднее. Излучение может распространяться и в вакууме

Слайд 23

Темные тела лучше поглощают излучение и быстрее нагреваются, чем светлые. Темные тела быстрее охлаждаются ИЗЛУЧЕНИЕ или ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Слайд 24

Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, эта энергия - источник жизни на Земле. ИЗЛУЧЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Слайд 25

сушка и нагрев материалов приборы ночного видения (бинокли, оптические прицелы) создание систем самонаведения на цель бомб, снарядов и ракет ИЗЛУЧЕНИЕ В ТЕХНИКЕ

Слайд 26

Примеры теплообмена в быту

Слайд 27

ХОЛОДИЛЬНИК имеет герметичный корпус с хорошей теплоизоляцией, которая обеспечивается плохой теплопроводностью материалов прослойки стенок и их внутренней пластмассовой поверхности.

Слайд 28

ТЕРМОС За счет плохой теплопроводности прослойки стенок и отражающей тепловое излучение внутренней поверхности материала он может сохранять как низкую, так и высокую температуру жидкости в течение длительного времени.

Слайд 29

УТЮГ Его подошва быстро прогревается, потому что обладает высокой теплопроводностью .

Слайд 30

КУХОННЫЕ ПРИХВАТКИ Шерстяные прихватки надёжнее тканевых так как они толще. Их теплопроводность – высокая. В них можно брать более горячие предметы. В тканевых прихватках можно брать менее горячие предметы, Так как они имеют меньшую теплопроводность .

Слайд 31

ЧАЙНИК Благодаря хорошей теплопроводности дна и благодаря конвекции вода в нём быстро прогревается.

Слайд 32

МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ Используется излучение электромагнитных волн сверх высокой частоты (СВЧ), нагревающих еду. Функция гриль использует нагрев еды посредством конвекции .

Слайд 33

Тепло от камина или костра передается находящемуся рядом с ним человеку в основном путём излучения , так как теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх.

Слайд 34

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ПО ИЗУЧЕННОМУ СЕГОДНЯ МАТЕРИАЛУ

Слайд 35

Заполните схему Способы изменения внутренней энергии тела

Слайд 36

ОТВЕТЬТЕ НА СЛЕДУЮЩИЕ ВОПРОСЫ:

Слайд 37

Почему вы обжигаете губы, когда пьёте чай одинаковой температуры из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьёте чай из фарфоровой кружки?

Слайд 38

Почему ручки чайников, кастрюль делают из пластмассы или дерева?

Слайд 39

Почему нагретая сковорода охлаждается в воде быстрее, чем на воздухе?

Слайд 40

Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально?

Слайд 41

Где и почему именно там размещают батареи в помещениях?

Слайд 42

Зачем самолёты красят «серебряной» краской?

Слайд 43

Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

Слайд 44

Какой из изображенных чайников быстрее остынет?

Слайд 45

Посмотрите на рисунок. Почему одному мальчику жарко, а другому нет?

Слайд 46

Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом?

Слайд 47

Придумайте опыт по рисунку и объясните наблюдаемое явление

Слайд 48

Повторим ещё раз !!!

Слайд 50

§§ 4-6. Упр. 2, 3. ЗАПИШИТЕ В ДНЕВНИК ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Кроссворд

Слайд 51

Кроссворд По горизонтали: 3. Естественный приток воздуха в трубе 7. Процесс изменения внутренней энергии тела 9. Характеризует тепловое состояние тел 11. Вид теплообмена 12. Единица измерения энергии 13. Бытовой прибор с низкой теплопередачей По вертикали: 1. Материал с высокой теплопроводностью 2. Естественный источник излучения 4. Она бывает механической и внутренней 5. Вид теплопередачи 6. Способ изменения внутренней энергии тела 8. Материал с низкой теплопроводностью 10. Шкала измерения температуры

nsportal.ru

Теплопередача. Виды теплопередачи. Теплопроводность :: Класс!ная физика

Теплопередача - это один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы.

Существует 3 вида теплопередачи:

Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними. Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому.

Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене. Это является частным случаем закона сохранения энергии.

ИНТЕРЕСНО

Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что температура лап у них может отличаться от температуры тела более чем на 30 градусов. Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу. Таковы защитные силы организма!

Теплопроводность - это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры тела.Не сопровождается переносом вещества!

Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.Теплопроводность различных веществ разная. Металлы обладают самой высокой теплопроводностью,

причем у разных металлов теплопроводность отличается.

Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.

При нагревании верхнего конца закрытой пальцем пробирки с воздухом внутри можно не бояться обжечь палец, т.к. теплопроводность газов очень низкая.Интересно, что можно было бы поднести руку почти вплотную к пламени, например, газовой горелки (температура больше 1000 градусов) и не обжечь ее, если бы …

А что если бы?

Газ, как правило, очень плохой проводник тепла, поэтому достаточно было бы лишь небольшой прослойки воздуха между рукой и пламенем. Но!Но существует такое явление, как конвекция в газах, поэтому вблизи пламени руку сильно жжет.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

1. Лёд, не тающий в кипятке.

2. Греет ли шуба?3. Бумажная кастрюля.

Знаешь ли ты, что ...

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.Это не сказка, не фантастика!Такой проект реально разработан и испытан!

Итальянские ученые изобрели рубашку, позволяющую поддерживать постоянную температуру тела. Ученые обещают, что летом в ней не будет жарко, а зимой – холодно, поскольку она сшита из специальных материалов. Подобные материалы уже используются при космических полетах.

В старых пулеметах "Максим" нагревание воды предохраняло оружие от расплавления.

На кухне, поднимая посуду , наполненную горячей жидкостью, чтобы не обжечься, можно использовать только сухую тряпку. Теплопроводность воздуха намного меньше, чем у воды! А ткань структура очень рыхлая, и все прмежутки между волокнами заполнены у сухой тряпки воздухом, а у влажной - водой. Смотри, не обожгись!

Огонь в решете

Явление, о котором рассказано ниже демонстрирует свойство металлов хорошо проводить тепло.Если изготовить сетку из проволоки, обеспечив хорошее соединение металла в местах перекрещивания проволоки, и поместить ее над газовой горелкой, то можно при включенном вентиле поджечь газ над сеткой, в то время как под сеткой он гореть не будет. А если зажечь газ под сеткой, то наверх через сетку огонь « не просочится»!

В те времена, когда еще не было электрических шахтерских лампочек, пользовались лампой Дэви. Это была свеча, «посаженная» в металлическую клетку. И даже, если шахта наполнялась легковоспламеняющимися газами, лампа Дэви была безопасна и не вызывала взрыва - пламя не выходило за пределы лампы,благодаря металлической сетке.

ЕСЛИ...

... положить на лежащие рядом на столе кусок пенопласта (или дерева) и зеркало ладони, то ощущения от этих предметов будут разными: пенопласт покажется теплее, а зеркало - холоднее. Почему? Ведь температура окружающего воздуха одинаковая! Стекло - хороший проводник тепла (обладает высокой теплопроводностью), и сразу начнет "отбирать" от руки тепло. Рука будет ощущать холод! Пенопласт хуже проводит тепло. Он тоже будет , нагреваясь, "отбирать" тепло у руки, но медленнее, поэтому и покажется теплее.

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

Оберните толстый гвоздь или металлический стержень полоской бумаги в один слой. Подержите над пламенем свечи до момента возгорания, засеките время. Объясните, почему бумага загорелась не сразу.

Используйте свои руки как термодатчики – обследуйте окружающие вас предметы. Найдите самые холодные на ощупь, сделайте вывод об их теплопроводности. По своим ощущениям составьте список веществ, обладающих разной теплопроводностью, от самой хорошей до самой плохой.

Подберите ложки из разных материалов (алюминиевую, мельхиоровую, стальную, деревянную и т.д.). Опустите их наполовину в сосуд с горячей водой. Через 1–2 мин проверьте, одинаково ли нагрелись их ручки. Проанализируйте результат.

Приготовьте три одинаковых кусочка льда, один из них заверните в фольгу, второй – в бумагу, третий– в вату и оставьте на блюдцах в комнате. Определите время полного таяния. Объясните разницу.

Приготовьте в морозилке лед. Сложите его в целлофановый пакет и оберните пуховым платком или обложите ватой. Можно дополнительно завернуть в шубу. Оставьте этот сверток на 5–7 ч,затем проверьте сохранность льда. Объясните наблюдаемое состояние. Предложите дома способ сохранения замороженных продуктов при размораживании холодильника.

ЗАДАЧИ ДЛЯ УМЕЮЩИХ ДУМАТЬ

(или " покумекаем"? )

1. Какая почва прогревается солнцем быстрее: влажная или сухая? Почему?

2. Почему толстый человек в холодной воде меньше мерзнет, чем худой?

3. Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 20 градусов Цельсия, но в воде мерзнет при температуре 25 градусов Цельсия. Почему?

4. Если зимой к замерзшему стеклу( покрытому инеем) трамвая или автобуса приложить на одинаковое время палец, а другим пальцем прижать монету, то площадь оттаивания под монетой окажется больше. Почему?

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

это что такое? Виды, способы, расчет теплопередачи

Теплопередача - это важный физический процесс. Он предполагает перенос теплоты и является сложным процессом, который состоит из совокупности простых превращений.

Существуют определенные виды теплопередачи: конвекция, теплопроводность, тепловое излучение.

Особенности процесса

Теория теплообмена является наукой об особенностях передачи теплоты. Теплопередача - это перенос энергии в газообразных, жидких, твердых средах.

Теория о теплоте появилась в середине XVIII века. Ее автором стал М. В. Ломоносов, который сформулировал механическую теорию теплоты, воспользовавшись законом сохранения и превращения энергии.

Варианты теплообмена

Теплопередача - это составная часть теплотехники. Разные тела могут обмениваться своей внутренней энергией в форме теплоты. Вариант теплообмена является самопроизвольным процессом передачи теплоты в свободном пространстве, который наблюдается при неравномерном распределении температур.

Разность в значениях температур является обязательным условием проведения теплообмена. Распространение тепла происходит от тел, имеющих более высокую температуру, к телам, обладающим меньшим ее показателем.

Результаты исследований

Теплопередача - это процесс переноса тепла и внутри твердого тела, но при условии, что есть разность температур.

Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что теплопередача ограждающих конструкций является сложным процессом. Для того чтобы упростить изучение сути явлений, связанных с передачей тепла, выделяют элементарные операции: кондукцию, излучение, конвекцию.

Теплопроводность: общая информация

Чаще всего используется какой вид теплопередачи? Переносом вещества внутри тела можно изменить температуру, например, нагревая металлический стержень, увеличить скорость теплового движения атомов, молекул, повысить показатель внутренней энергии, увеличить теплопроводность материала. По мере соударения частиц происходит постепенная передача энергии, в результате чего весь стержень меняет свою температуру.

Если рассматривать газообразные и жидкие вещества, то передача энергии путем теплопроводности в них имеет незначительные показатели.

Конвекция

Такие способы теплопередачи связаны с переносом теплоты при движении в газах или жидкостях из области с одним температурным значением в область с другим ее показателем. Существует подразделение конвекции на два вида: вынужденную и свободную.

Во втором случае происходит перемещение жидкости под воздействием разности в плотностях ее отдельных частей из-за нагревания. К примеру, в помещении от горячей поверхности радиатора холодный воздух поднимается вверх, получая от батареи дополнительное тепло.

В тех случаях, когда для перемещения тепла необходимо применение насоса, вентилятора, мешалки, ведут речь о вынужденной конвекции. Прогревание по всему объему жидкости в этом случае происходит существенно быстрее, нежели при свободной конвекции.

Излучение

Какой вид теплопередачи характеризует изменение температурного показателя в газообразной среде? Речь идет о тепловом излучении.

Именно оно предполагает перенос тепла в виде электромагнитных волн, подразумевающий двойной переход тепловой энергии в излучение, затем обратно.

Особенности передачи тепла

Для того чтобы проводить расчет теплопередачи, необходимо иметь представление о том, что для теплопроводности и конвекции нужна материальная среда, а для излучения в этом нет необходимости. В процессе теплообмена между телами наблюдается уменьшение температуры у того тела, у которого этот показатель имел большую величину.

На такую же точно величину повышается температура холодного тела, что подтверждает полноценный процесс обмена энергией.

Интенсивность теплообмена зависит от разности в температурах между телами, которые обмениваются энергией. Если она практически отсутствует, процесс завершается, устанавливается тепловое равновесие.

Характеристика процесса теплопроводности

Коэффициент теплопередачи связан со степенью нагретости тела. Температурным полем называют сумму показателей температур для разных точек пространства в определенный момент времени. При изменении значения температуры в единицу времени поле является нестационарным, для неизменной величины – стационарным видом.

Изотермическая поверхность

Независимо от температурного поля, всегда можно выявить точки, имеющие одинаковое температурное значение. Геометрическое расположение их образует определенную изотермическую поверхность.

В одной точке пространства не допускается одновременного нахождения двух разных температур, поэтому изотермические поверхности не могут пересекаться между собой. Можно сделать вывод о том, что изменение в теле значения температуры проявляется лишь в тех направлениях, которые пересекают изотермические поверхности.

Максимальный скачок отмечается в направлении нормали к поверхности. Температурный градиент представляет собой отношение наибольшего показателя температур к промежутку между изотермами и является векторной величиной.

Он показывает интенсивность изменения температуры внутри тела, определяет коэффициент теплопередачи. То количество теплоты, которое будет переноситься через любую изотермическую поверхность, называют тепловым потоком.

Под его плотностью подразумевают отношение к единице площади самой изотермической поверхности. Эти величины являются векторами, противоположными по направлению.

Закон Фурье

Он является основным законом теплопроводности. Суть его заключается в пропорциональности плотности теплового потока градиенту температуры.

Коэффициент теплопроводности характеризует способность тел пропускать теплоту, он зависит от физических свойств вещества и его химического состава, влажности, температуры, пористости. Влага при заполнении пор стимулирует повышение теплопроводности. При высокой пористости внутри тела содержится повышенное количество воздуха, что сказывается на уменьшении показателя теплопроводности.

Определенный коэффициент сопротивления теплопередаче есть у всех материалов, найти его можно в справочниках.

Теплопроводность в твердой стенке

В качестве обязательного условия для данного процесса считается разность температур поверхностей стенки. В такой ситуации образуется поток теплоты, который направлен от стенки с большим значением температуры к поверхности стенки с небольшой температурой.

По закону Фурье тепловой поток будет пропорционален площади стенки, а также температурному напору, и обратно пропорционален толщине этой стенки.

Приведенное сопротивление теплопередаче зависит от теплопроводности материала, из которого изготовлены стенки. Если они включают в себя несколько разных слоев, их считают многослойными поверхностями.

В качестве примера подобных материалов можно назвать стены домов, где на кирпичный слой наносят внутреннюю штукатурку, а также внешнюю облицовку. В случае загрязнения наружной поверхности передающей тепловую энергию, к примеру, радиаторов либо двигателей, грязь можно рассмотреть как наложение нового слоя, имеющего незначительный коэффициент теплопроводности.

Именно из-за этого снижается теплообмен, возникает угроза перегревания работающего двигателя. Аналогичный эффект вызывает нагар и накипь. При увеличении количества слоев стенки растет ее максимальное термическое сопротивление, уменьшается величина теплового потока.

Для многослойных стенок распределение температуры является ломаной линией. Во многих теплообменных аппаратах осуществляется прохождение теплового потока через стенки круглых трубок. Если нагревающее тело движется внутри таких трубок, то в таком случае тепловой поток направлен к наружным стенкам от внутренних частей. При наружном варианте наблюдается обратный процесс.

Теплопередача: особенности процесса

Существует взаимодействие между тепловым излучением, конвекцией, теплопроводностью. Например, в процессе конвекции происходит тепловое излучение. Теплопроводность в пористых материалах невозможна без излучения и конвекции.

При проведении практических вычислений деление сложных процессов на отдельные явления не всегда целесообразно и возможно. В основном результат суммарного воздействия нескольких простейших явлений приписывают тому процессу, который считается основным в конкретном случае.

Второстепенные процессы при таком подходе учитывают только для количественных вычислений.

В современных теплообменных аппаратах происходит передача теплоты от одного вида жидкости к другой жидкости через стенку, которая их разделяет. Важным фактором, который влияет на коэффициент теплообмена, является форма стенки. Если она плоская, в таком случае можно выделить три этапа теплопередачи:

к поверхности стенки от нагревающей жидкости;теплопроводностью через стенку;к нагреваемой жидкости к поверхности стенки.

Полное термическое сопротивление теплопередачи является величиной, которая обратна коэффициенту теплопередачи.

Заключение

Теплопроводность является процессом передачи внутренней энергии от нагретых участков тела к его холодным частям. Подобный процесс осуществляется с помощью беспорядочно движущихся атомов, молекул, электронов. Такой процесс может происходить в телах, которые имеют неоднородное распределение значений температур, но будет отличаться в зависимости от агрегатного состояния рассматриваемого вещества.

Можно рассматривать данную величину в качестве количественной характеристики способности тела к провождению тепла. Удельной теплопроводностью называют количество тепла, которое может проходить через материал, имеющий толщину 1м, площадь 1 м²/сек.

Долгое время считали, что существует взаимосвязь между передачей тепловой энергии и перетеканием от тела к телу теплорода. Но после проведения многочисленных экспериментов была выявлена зависимость подобных процессов от температуры.

В реальности при проведении математических расчетов, касающихся определения количества теплоты, передаваемой разными способами, учитывают проводимость путем конвекции, а также проникающее излучение. Коэффициент теплопередачи связан со скоростью передвижения жидкости, характером движения, его природой, а также с физическими параметрами движущейся среды.

В качестве носителей лучистой энергии выступают электромагнитные колебания, имеющие разную длину волн. Излучать их могут любые тела, температура которых превышает нулевое значение.

Излучение является результатом процессов, происходящих внутри тела. При попадании его на другие тела наблюдается частичное ее поглощение и частичное поглощение телом.

Закон Планка определяет зависимость плотности поверхностного потока излучения черного тела от абсолютной температуры и длины волны.

Простейшие виды теплообмена, которые были рассмотрены выше, не существуют по отдельности, они взаимосвязаны друг с другом. Сочетание их является сложным теплообменом, который предполагает серьезное изучение и детальное рассмотрение.

В теплотехнических расчетах используют суммарный коэффициент передачи тепла, который представляет собой совокупность коэффициентов теплоотдачи соприкосновением, которое учитывает теплопроводность, конвекцию, излучение.

При правильном подходе и учете отдельных тепловых явлений можно с высокой достоверностью рассчитать количество теплоты, переданное телу.

www.nastroy.net

«Виды теплопередачи» - Реферат

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Лицей №43»

Реферат

на тему «Виды

теплопередачи»

Выполнила:

ученица 10 класса

Родина Марина

Проверил:

Ивлев В. И.

Саранск, 2010

Теплопередача, или теплообмен - физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы имеют разную температуру, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к более холодному, что является следствием второго закона термодинамики (все самопроизвольные процессы в природе идут с увеличением энтропии). Теплопередачу невозможно остановить, можно только замедлить её. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе (например, ход эволюции звёзд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и т. д.), в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, теплопередача рассматривается совместно с массообменом. Теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними называется теплопроводностью. Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии. В физике для корректного расчёта теплового излучения принята модель абсолютно чёрного тела, тепловое излучение которого описывается законом Стефана — Больцмана. ( Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела: P = SεσT4, где ε - степень черноты (для всех веществ ε < 1, для абсолютно черного тела ε = 1).

Теплопроводность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

Закон теплопроводности Фурье в интегральной форме:

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями, - коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью). Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (тем ближе к нулю, чем глубже вакуум). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность хуже излучает и лучше отражает), а воздух между ними откачивают.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Цветок на куске аэрогеля над горелкой Бунзена

Конвекция (от лат. convectio — принесение, доставка) — явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно). При вынужденной (принудительной) конвекции перемещение вещества обусловлено действием каких-то внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Она применяется, когда естественная конвекция является недостаточно эффективной.

Существует также естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и погружаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек. Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция ответственна за появление гранул на Солнце.

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием силы Архимеда менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверху, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет. Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

На рисунке – тень руки с зажженной спичкой. Волнистые тени над пламенем – струйки поднимающегося теплого воздуха. Такие тени легко появляются на стене темной комнаты при освещении горящей спички фонарем.

Такой процесс часто называется естественной конвекцией. Для её возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Кроме естественной конвекции, возможна и вынужденная. При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

С точки зрения термодинамики конвекция – способ теплопередачи, при котором внутренняя энергия переносится потоками неравномерно нагретых веществ.

Теплообмен конвекцией часто встречается в быту и в природе. Например, отопительные батареи-радиаторы располагаются вблизи пола под подоконником. Поэтому нагреваемый ими воздух, поднимаясь вверх, смешивается с холодным воздухом, опускающимся от окна. В результате в комнате устанавливается почти равномерная температура.

Типичными примерами конвекции в атмосфере являются ветры, в частности бризы и муссоны. Нагреваясь над одними участками Земли и охлаждаясь над другими, воздух начинает циркулировать, перенося с собой энергию и влагу. Явление это весьма сложное. На процесс естественной конвекции накладывается ряд факторов, например, суточное вращение Земли, рельеф местности, влияние морских течений и т. д. Также явление конвекции лежит в основе горообразования, процессов парения птиц, выхода дыма из труб и кратеров вулканов и др.

refdb.ru

Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике

Тема: Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Цели урока: Познакомить учащихся с видами теплопередачи. Научить их объяснять тепловые явления на основании молекулярно–кинетической теории. Углубить знания учащихся о видах теплопередачи и их роли в природе и технике. Рассмотреть примеры использования видов теплопередачи в различных областях человеческой деятельности.

Демонстрации:

1. Перемещение тепла по спицам из различных металлов;

2. вращение вертушки над горящей лампой;

3. термоскоп;

4. слайд–шоу.

Ход урока:

I. Проверка усвоения изученного материала (фронтальный опрос).

Вопросы для проверки:

1)  Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

О т в е т: Совершая механическую работу или теплопередачей.

2)  Расскажите о процессе нагревания металлической ложки, погруженной в горячую воду.

О т в е т: Кинетическая энергия молекул горячей воды больше кинетической энергии частиц ложки. Молекулы воды будут передавать часть своей кинетической энергии частицам ложки. В результате этого энергия молекул воды в среднем будет уменьшаться, а энергия частиц ложки будет увеличиваться. Температура воды уменьшиться, а температура ложки – увеличится. Через определенное время их температуры сравняются.

3)  Какой процесс называют теплопередачей?

О т в е т: Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

4)  Приведите примеры увеличения (уменьшения) внутренней энергии тела при совершении над ним (или этим телом над другими телами) механической работы.

О т в е т: При деформации тел (ударах, сгибании, разгибании, сжатии и т. д.) их внутренняя энергия увеличивается. Сжатый газ совершает работу, выталкивая пробку из сосуда, при этом внутренняя энергия газа уменьшается.

5)  В теплую комнату внесли с улицы бутыль, закрытую пробкой. Через некоторое время пробка выскочила из бутыли. Почему?

О т в е т: В теплой комнате температура воздуха, находящегося под пробкой, со временем увеличивается, при этом давление воздуха повышается и это приводит к выталкиванию пробки.

6)  Почему при обработке детали напильником деталь и напильник нагреваются?

О т в е т: Над телами совершается работа силы трения, при этом их внутренняя энергия увеличивается, а значит и температура тел повышается.

II. Изучение нового материала.

План изложения нового материала:

1.  Теплопроводность. Примеры в природе и технике.

2.  Явление конвекции в жидкостях и газах. Примеры в природе и технике.

3.  Излучение. Примеры в природе и технике.

4.  Примеры теплообмена в быту.

Начало слайд-шоу по новой теме.

Формулировка темы урока (слайд 1).

Мы уже знаем, что внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: путем совершения работы и путем теплопередачи (теплообмена). Изменение внутренней энергии посредством теплопередачи может производиться по-разному.

Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение или лучистый теплообмен. (Показ слайда 2).

Демонстрация опыта (опытная установка изображена на слайде 3 и рис. 6, стр. 11 учебника).

Определение теплопроводности (слайд 4):

1. Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой. В этом случае тела и все части, участвующие в процессе, находятся в непосредственном контакте.

Само вещество не перемещается вдоль тела – переносится лишь энергия

Объяснение механизма теплопроводности (слайд 5).

Показ сравнительных рисунков по теплопроводностям различных веществ (слайд 6) и теплоизоляционных материалов (слайд 7).

Примеры теплопроводности в природе (слайды 8,9) и технике (слайд 10).

Демонстрация опыта (опытная установка изображена на слайде 11 и рис. 10, 11, стр. 14 учебника).

Определение конвекции (слайд 12):

2. Конвекция (от лат. конвекцио – перенесение) – перенос энергии самими струями газа или жидкости.

Этот вид теплопередачи не является чисто тепловым процессом, так как перемешивание слоев газа или жидкости всегда связано с какими-то внешними, нетепловыми причинами.

Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может.

Объяснение механизма конвекции в газах (слайд 13).

Объяснение понятия тяги и природы её возникновения (слайд 14).

Объяснение механизма конвекции в жидкостях (слайд 15).

Примеры конвекции в природе (слайды 16-18) и технике (слайд 19).

Демонстрация опыта, установка которого изображена на рис. 13, стр. 17 учебника.

Определение излучения (лучистого теплообмена) (слайд 21).

3. Излучение – это теплопередача, при которой энергия переносится различными лучами.

Объяснения механизма излучения (слайды 22, 23).

В этом случае перенос энергии осуществляется посредством электромагнитных волн, с физической природой которых мы ознакомимся позднее. Излучение не нуждается в каких-либо иных посредниках.

Излучение может распространяться и в вакууме (например, Солнечное излучение).

Темные тела лучше поглощают излучение и быстрее нагреваются, чем светлые. Темные тела быстрее охлаждаются.

Примеры излучения в природе (слайд 24) и технике (слайд 25).

4. Примеры теплообмена в быту. Показ слайдов 27-33.

III. Закрепление изученного материала.

Вопросы и задания по изученному сегодня материалу:

Заполните схему (слайд 35).

О т в е т:

Ответьте на следующие вопросы: (Слайды 37-46).

1. Почему вы обжигаете губы, когда пьёте чай одинаковой температуры из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьёте чай из фарфоровой кружки?

О т в е т. Металлическая кружка по сравнению с фарфоровой нагревается сильнее, вследствие высокой теплопроводности металла по сравнению с фарфором.

2. Почему ручки чайников, кастрюль делают из пластмассы или дерева?

О т в е т. Пластмасса и дерево имеют низкую теплопроводность. Такие ручки предохраняют руки человека от ожога.

3. Почему нагретая сковорода охлаждается в воде быстрее, чем на воздухе?

О т в е т. Вода обладает большей теплопроводностью, чем воздух.

4. Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально?

О т в е т. Металлы обладают большей теплопроводностью. Горячие газы, двигаясь вверх по металлической трубе, охлаждаются быстрее, нежели при движении по кирпичной трубе. Плотность газов увеличивается, разность давлений в трубе и вне ее уменьшается, уменьшается и тяга.

5. Где и почему именно там размещают батареи в помещениях?

О т в е т. Батареи находятся ниже окон, для того, чтобы согревать холодный воздух, выходящий из окна. Благодаря конвекции теплый слой воздуха поднимается вверх и обогревается всё помещение.

6. Зачем самолёты красят «серебряной» краской?

О т в е т. Для меньшего нагревания или охлаждения корпуса самолёта.

7. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

О т в е т. Темные тела лучше поглощают излучение Солнца и потому быстрее нагреваются.

8. Какой из изображенных чайников быстрее остынет?

О т в е т. Быстрее остынет черный чайник, так как темные тела быстрее охлаждаются.

9. Посмотрите на рисунок. Почему одному мальчику жарко, а другому нет?

О т в е т. Один из мальчиков одет в темную футболку, хорошо поглощающую солнечной энергии, и ему жарко. А другой одет в светлую футболку, которая плохо поглощает энергию Солнца.

10. Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом?

О т в е т. При условии неизменности высоты трубы тяга в ней тем сильнее, чем больше различаются давления на уровне основания трубы горячего воздуха в трубе и более холодного наружного воздуха. С понижением температуры наружного воздуха (зимой) его плотность возрастает, возрастает и его давление. Таким образом, тяга в печных трубах зимой больше, чем летом.

Придумайте опыт по рисунку и объясните наблюдаемое явление. (Слайд 47).

О т в е т. Берем два стержня, имеющих различные теплопроводности материалов из которых они изготовлены, например, деревянный стержень и медный. Ближе к одному из концов стержней крепим на стержни (через небольшие промежутки) с помощью воска несколько гвоздей. Стержни с закрепленными гвоздями помещаем свободными концами в стакан с горячей водой. Через определенное время гвозди, закрепленные на медном стержне, начнут падать, начиная снизу. Медный стержень имеет очень хорошую теплопроводность. Гвозди, закрепленные на деревянном стержне, не будут падать, так как дерево плохо проводит тепло.

Показ слайда 49 на закрепление изученных видов теплопередачи.

Домашнее задание: (Слайд 50) §§ 4-6. Упр. 2, 3. Кроссворд. (Слайд 51)

pandia.ru

• 
  Как правильно пишется экскаватор
• 
  Как работает компрессор
• 
  Физико механические свойства горных пород
• 
  Смд 60
• 
  Портер фото
• 
  Двигатель д300
• 
  Маз 5440 фото
• 
  Компрессор как работает
• 
  Мерседес атего 815
• 
  Маз двигатель
• 
  Что такое мачта