таблица, сравнение видов теплопередачи, примеры в природе и в технике

Виды теплопередачи

Определение 1

Теплопередача — это процесс передачи тепла от одного тела к другому или внутри тела, если существует разность температур. Теплота передается от объекта с большей температурой к объекту с меньшей.

Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводность

Определение 2

Теплопроводность — это процесс или способность переноса тепловой энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемого хаотически движущимися частицами тела (молекулами, атомами, электронами). Получая тепловую энергию извне, частицы вещества начинают интенсивнее колебаться и, взаимодействуя с соседними частицами, передают им часть полученного потенциала.

Вещества обладают разной теплопроводностью. Чем меньше расстояние между молекулами вещества, тем больше теплопроводность. Из всех твердых веществ наибольшая теплопроводность у металлов, у жидкостей — низкая, газы очень плохо проводят тепло.

Конвекция

Определение 3

Конвекция — способ передачи теплоты, при котором энергия переносится при перемещении слоев жидких или газообразных веществ.

При конвекции нагревающийся слой жидкости или газа расширяется, его объем увеличивается, а плотность уменьшается. Более легкая нагретая часть вещества поднимается вверх, формируя потоки теплой жидкости или газа. Холодное вещество, как более тяжелое, опускается на освободившееся место.

Конвекция может быть свободная и принудительная.

Излучение

Определение 4

Излучение — вид теплопередачи, при котором энергия передается с помощью электромагнитных волн.

Энергию излучают все тела при любой температуре. Тела, имеющие темную поверхность, сильнее поглощают электромагнитные волны и быстрее нагреваются, также они быстрее остывают. Тела со светлой поверхностью сильнее отражают волны, нагреваются и остывают медленнее.

Сравнительная таблица

Примеры теплопередачи

Примеры теплопроводности

1. Передача тепла от теплоносителя (воды) корпусу радиатора отопления.

2. Явление широко используется в быту: нагревание утюга, приготовление твердой пищи.

3. Везде, где нужна теплоизоляция, используют материалы с низкой теплопроводностью: утеплители для зданий, материалы для изготовления теплой одежды содержат между волокон воздух, который обладает низкой теплопроводностью.

Ниже увеличенное фото утеплителей, применяемых в строительстве. Все они имеют волокнистую или пористую структуру.

Источник: stroyday.ru

4. Между стенками термоса находится вакуум, поэтому содержимое термоса может оставаться горячим длительное время. 

Примеры конвекции:

• ветер — это перемещающиеся воздушные массы при конвекции в атмосфере;
• конвекция играет роль в возникновении морских течений;
• причиной движения тектонических плит является конвекция в мантии Земли;
• естественная вентиляция в многоквартирных домах. При открытых форточках воздух из квартир поступает в вентиляционные шахты и поднимается по ним вверх;
• поднимающийся вверх горячий пар вращает турбину электрогенератора на электростанциях;
• нагревание воды в чайнике. Благодаря конвекции вода нагревается равномерно по всему объему.

Источник: megabook.ru

• На конвекции основан принцип работы системы центрального отопления, конструкция отопительных приборов.

Источник: znanija.site

Примеры излучения:

• излучение тепла лампой накаливания;
• излучение тепла Солнцем — передача тепла Земле и другим планетам происходит через вакуум.

Источник: bg.sodiummedia.com

Способы изменения внутренней энергии тела – таблица, формула

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 137.

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 137.

Понятие внутренней энергии было сформулировано физиками прежде всего для построения теории, объясняющей тепловые явления. Для объяснения процессов теплопередачи, физическое тело рассматривается как система, состоящая из большого количества частиц (атомов и молекул). Сумма энергий всех частиц, составляющих тело (кинетическая и потенциальная), по определению является внутренней энергией физического тела. Рассмотрим основные способы изменения внутренней энергии.

Первый закон термодинамики и внутренняя энергия

Когда работа A совершается в результате механического движения тела как целого, или его взаимодействия с другими телами, то знание величины внутренней энергии U не требуется для расчетов. Напротив, когда работа сопровождается передачей тепла Q, то без знания закономерности, отражающей связь этих величин между собой, уже не обойтись. Эту связь устанавливает первый закон термодинамики, который формулируется следующим образом: изменение внутренней энергии ΔU в неизолированной термодинамической системе равно сумме работы внешних сил A и количества теплоты Q, переданного системе, что выражается в виде формулы:

$ ΔU = { Q + A } $ (1).

Если же сама термодинамическая система, получив тепло Q, совершает работу А, то формула (1) принимает следующий вид:

$ ΔU = { Q – A } $ (2).

Представления о внутренней энергии сложились далеко не сразу. В течение ХIХ века существовала теория теплорода, предложенная французским ученым Лавуазье. Считалось, что теплород — это некая субстанция (особый вид материи), при втекании которой в тело, его температура увеличивается, а при вытекании происходит уменьшение температуры. Многочисленные эксперименты, проведенные в начале ХIХ века, полностью опровергли эту теорию и развеяли миф о теплороде.

Изменение величины внутренней энергии с помощью работы

Итак, в соответствии с первым законом термодинамики внутренняя энергия вещества, из которого состоит данное тело, изменится если над ним будет совершена работа внешними силами, либо само тело совершит работу. Приведем ряд примеров:

Изменение величины внутренней энергии с помощью передачи тепла

Количество теплоты Q, полученное телом извне или, наоборот, переданное от себя другому телу — второй механизм, приводящий к изменению внутренней энергии ΔU. Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплообменом или теплопередачей. Теплообмен возможен только между телами, имеющими разную температуру, в результате чего происходит передача части внутренней энергии от тела с более высокой температурой к телу, имеющему низкую температуру.

Существует три основных механизма теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение:

• Механизм теплопроводности связан с передачей тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Например, когда кастрюля с холодной водой ставится на разогретую газовую или электроплиту, то нагрев происходит за счет этого механизма, суть которого заключается в передаче энергии “горячих” молекул газового пламени или молекул раскаленной электрической спирали;
• Конвекция представляет собой перенос внутренней энергии в газах и жидкостях в результате циркуляции потоков вещества и последующего перемешивания. Простым примером для понимания характера этого механизма служит работа кондиционера в помещении, когда поток охлажденного им воздуха начинает перемешиваться с более теплым, что приводит к общему понижению температуры в квартире или офисе;
• Передача тепла с помощью излучения происходит в виде электромагнитных волн. Этот механизм может проистекать даже в вакууме. Часть внутренней энергии преобразуется в электромагнитную энергию, которая распространяется в пространстве и после попадания на другое тело, поглощается им. Таким образом происходит изменение внутренней энергии обоих тел. Чем больше температура тела, тем больше энергии передается с помощью излучения.

Рис. 1. Излучение – один из механизмов теплопередачи.

Изменение внутренней энергии с помощью химических реакций

Внутренняя энергия системы, представляющая собой смесь разных веществ, может изменяться в результате химических реакций, в которые эти вещества вступают между собой. При этом в результате тепло Q может либо выделяться (экзотермическая реакция), либо поглощаться (эндотермическая реакция). В первом случае внутренняя энергия уменьшается, а во втором — увеличивается.

Примером реакции с выделением тепла Q может служить реакция горения метана в кислороде:

$ СH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2*H_2O + Q $ (3).

Пример реакции с поглощением тепла — разложение карбоната кальция СaCO₃ на углекислый газ CO₂ и оксид кальция (негашеная известь) CaO:

$ СaCO_3 = CaO + CO_2 – Q $ (4).

Все перечисленные способы изменения внутренней энергии можно представить в виде следующей таблицы:.

Рис. 2. Таблица изменений внутренней энергии физических тел.

Физики научились регистрировать и измерять тепловое излучение, что позволило создать удивительные приборы, которые называются тепловизорами. Этими устройствами можно бесконтактно (на расстоянии) измерять температуру на поверхности различных тел, в том числе на теле человека. Тепловизоры применяются в медицине, в военной технике, в промышленности.

Рис. 3. Тепловизор — прибор, использующий тепловое излучение.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что внутреннюю энергию тела можно изменить либо с помощью совершения работы А, либо с помощью передачи количества теплоты Q. Существует три основных механизма теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Внутренняя энергия может также изменяться в результате химических реакций.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Александр Коновалов

  10/10

Оценка доклада

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 137.

А какая ваша оценка?

Общие таблицы таблицы теплопередачи и уравнения

Общий табличный коэффициент теплопередачи и уравнение

Каталог термодинамики
Каталог теплопередачи

Общий коэффициент теплопередачи. — коэффициент пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой потока тепла (т. е. разностью температур, ΔT):

h = q / (Ts — K)

где:

q: количество требуемой теплоты (тепловой поток), Вт/м2, т. е. тепловая мощность на единицу площади, q = d\dot{Q}/dA
h: коэффициент теплопередачи, Вт/(м ² K)
Ts = температура поверхности твердого тела
K = температура окружающей жидкости

Используется при расчете теплопередачи, обычно путем конвекции или фазового перехода между жидкостью и твердый. Коэффициент теплопередачи имеет единицы СИ в ваттах на квадратный метр-кельвин: Вт/(м ² К). Коэффициент теплопередачи обратно пропорционален теплоизоляции. Это используется для строительных материалов (значение R) и для изоляции одежды.

Связанные ресурсы:

• Общий коэффициент теплопередачи — теплопередача
• Общий коэффициент теплопередачи Термодинамика
• Конвективная теплопередача Уравнение конвекции и калькулятор
• Преобразование теплопроводности
• Теплопроводность газов
• Теплопроводность обычных металлов и сплавов

Таблица общего коэффициента теплопередачи Таблица труб

Таблица общего коэффициента теплопередачи Теплообменники

Таблица общего коэффициента теплопередачи Промышленные испарители

Таблица общего коэффициента теплопередачи Промышленные охладители

Таблица общего коэффициента теплопередачи Промышленные конденсаторы

Таблица общего коэффициента теплопередачи Таблица различных жидкостей

Таблица общего коэффициента теплопередачи Конденсирующие жидкости

Таблица общего коэффициента теплопередачи Различные жидкости (жидкости и газы)

Твердые тела, жидкости и газы – теплопроводность

Теплопроводность – это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, переданное через единицу толщины материала — в направлении, нормальном к поверхности единицы площади — из-за единичного градиента температуры в стационарных условиях»

Единицами теплопроводности являются [Вт/(м·К)] в системе СИ и [БТЕ/(ч·фут °F)] в британской системе.

См. также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, углекислого газа и воды

Теплопроводность обычных материалов и продуктов:

9057 90 907

94 Carbon

1

0075

0,200

9090

75

40061

900 Капок изоляция0061

90

90

90

90

0901

94494

19449494

19494

9494

9494 9009

9494

0075

4 Steel, Stainless

0901

Вт/(м·К)
Материал/вещество	Temperature
	25 o C (77 o F)	125 o C (257 o F)	225 o C (437 o F)
	Acetals	0. 23
Acetone	0.16
Acetylene (gas)	0.018
Acrylic	0.2
Air, atmosphere (gas)	0.0262	0.0333	0.0398
Air, elevation 10000 m	0.020
Агат	10,9
Алкоголь	0,17
Aluminum
Aluminum Brass	121
Aluminum Oxide	30
Ammonia (gas)	0.0249	0.0369	0.0528
Сурьма	18,5
Яблоко (85,6% влажности)	0,39
Argon (gas)	0. 016
Asbestos-cement board 1)	0.744
Asbestos-cement sheets 1)	0.166
Асбестоцемент 1)	2,07
Асбест, насыпной 1)	0,15	01	01 90
0.14
Asphalt	0.75
Balsa wood	0.048
Bitumen	0.17
Битумно-войлочные слои	0,5
Говядина нежирная (влажность 78,9 %)	0,43 — 0,48
Benzene	0.16
Beryllium
Bismuth	8. 1
Bitumen	0.17
Blast furnace gas (gas)	0.02
Накипь	1,2 — 3,5
Бор	25
Brass
Breeze block	0.10 — 0.20
Brick dense	1.31
Brick, fire	0.47
Brick, insulating	0,15
Кирпич рядовой (Кирпич строительный)	0,6 -1,0
Кирпич плотный	1.6
Bromine (gas)	0.004
Bronze
Brown iron ore	0.58
Butter (15% moisture content)	0,20
Кадмий
Силикат кальция	0,05 9071 54 9090
1. 7
Carbon dioxide (gas)	0.0146
Carbon monoxide	0.0232
Cast iron
Cellulose, cotton , древесная масса и регенерированная	0,23
Ацетат целлюлозы формованный, листовой	0,17 — 0,33
Cellulose nitrate, celluloid	0.12 — 0.21
Cement, Portland	0.29
Cement, mortar	1.73
Ceramic materials
Мел	0,09
Уголь древесный	0,084
Chlorinated poly-ether	0.13
Chlorine (gas)	0. 0081
Chrome Nickel Steel	16.3
Chromium
Окись хрома	0,42
Глина от сухой до влажной	0,15 — 1,8
Clay, saturated	0.6 — 2.5
Coal	0.2
Cobalt
Cod (83% moisture content)	0.54
кока -кола	0,184
Бетон, легкий вес	0,1 — 0,3
Concete
.0061	0.4 — 0.7
Concrete, dense	1.0 — 1.8
Concrete, stone	1. 7
Constantan	23.3
Copper
Corian (керамический наполнитель)	1,06
Пробковая плита	0,041	0901
Cork, re-granulated	0.044
Cork	0.07
Cotton	0.04
Cotton wool	0.029
Углеродистая сталь
Изоляция из ваты	0,029
Мельхиор 30%	30
Diamond	1000
Diatomaceous earth (Sil-o-cel)	0.06
Diatomite	0.12
Duralium
Земля сухая	1,5
Эбонит	0,17	Emery	11. 6
Engine Oil	0.15
Ethane (gas)	0.018
Ether	0.14
Ethylene (gas)	0,017
Эпоксидная смола	0,35
Этиленгликоль 9 909
Feathers	0.034
Felt insulation	0.04
Fiberglass	0.04
Fiber insulating board	0.048
Fiber hardboard	0,2
Шамотный кирпич 500 o C	1,4
Fluorine (gas)	0.0254
Foam glass	0. 045
Dichlorodifluoromethane R-12 (gas)	0.007
Dichlorodifluoromethane R-12 (жидкость)	0,09
Бензин	0,15
Стекло 9,0594	0901
Glass, Pearls, dry	0.18
Glass, Pearls, saturated	0.76
Glass, window	0.96
Glass, wool Изоляция	0,04
Глицерин	0,28
Золото
Granite	1.7 — 4.0
Graphite	168
Gravel	0.7
Ground or soil, very moist area	1. 4
Земля или почва, влажная зона	1,0
Земля или почва, сухая зона	0,5
Земля или почва, очень сухая зона	0.33
Gypsum board	0.17
Hairfelt	0.05
Hardboard high density	0.15
Hardwoods (oak, maple. .)	0,16
Hastelloy C	12
Гелий (газ)
Honey (12.6% moisture content)	0.5
Hydrochloric acid (gas)	0.013
Hydrogen (gas)	0.168
Hydrogen sulfide (gas)	0. 013
Ice (0 o C, 32 o F)	2.18
Inconel	15
Ingot iron	47 — 58
Insulation materials	0.035 — 0.16
Iodine	0.44
Iridium	147
Железо
Оксид железа	0,58
0.034
Kerosene	0.15
Krypton (gas)	0.0088
Lead
Leather, dry	0.14
Известняк	1,26 — 1,33
Литий
Магнезия9 изоляция (85%)0061	0. 07
Magnesite	4.15
Magnesium
Magnesium alloy	70 — 145
Marble	2.08 — 2.94
Ртуть жидкая
Метан (газ)	0,030
Methanol	0.21
Mica	0.71
Milk	0.53
Mineral wool insulation materials, wool blankets ..	0.04
Молибден
Монель
Неон (газ)	9 0,0460061
Neoprene	0.05
Nickel
Nitric oxide (gas)	0. 0238
Nitrogen (gas)	0.024
Закись азота (газ)	0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6	0,25
0.15
Olive oil	0.17
Oxygen (gas)	0.024
Palladium	70.9
Бумага	0,05
Парафин	0,25
Торф 9009 9011 0,080940901
Perlite, atmospheric pressure	0.031
Perlite, vacuum	0.00137
Phenolic cast resins	0.15
Phenol-formaldehyde moulding compounds	0,13 — 0,25
Фосфорбронза	110
Pinchbeck	159
Pitch	0. 13
Pit coal	0.24
Plaster light	0.2
Plaster, metal lath	0.47
Штукатурка, песок	0,71
Штукатурка, деревянная рейка	0,28
Plasticine	0.65 — 0.8
Plastics, foamed (insulation materials)	0.03
Platinum
Plutonium
Фанера	0,13
Поликарбонат	0,19
Полиэстер	0.05
Polyethylene low density, PEL	0.33
Polyethylene high density, PEH	0. 42 — 0.51
Polyisoprene natural rubber	0.13
Твердый полиизопреновый каучук	0,16
Полиметилметакрилат	0,17 — 0,25
Polypropylene, PP	0.1 — 0.22
Polystyrene, expanded	0.03
Polystyrol	0.043
Polyurethane foam	0.03
Фарфор	1,5
Калий	1
Potato, raw flesh	0.55
Propane (gas)	0.015
Polytetrafluoroethylene (PTFE)	0.25
Polyvinylchloride, PVC	0. 19
Стекло пирекс	1.005
Минерал кварц	3
	5
0.0033
Red metal
Rhenium
Rhodium
Rock, solid	2 — 7
Скала пористая вулканическая (туф)	0,5 — 2,5
Изоляция из минеральной ваты	0,045
Rosin	0.32
Rubber, cellular	0.045
Rubber, natural	0.13
Rubidium
Salmon (73 % влажности)	0,50
Песок сухой	0,15 — 0,25
Песок влажный	0. 25 — 2
Sand, saturated	2 — 4
Sandstone	1.7
Sawdust	0.08
Selenium
Овечья шерсть	0,039
Аэрогель силикагель	0,02	14
Silicon cast resin	0.15 — 0.32
Silicon carbide	120
Silicon oil	0.1
Silver
Нешлаковая вата	0,042
Шифер	2,01
Снег (температура < 0, o C)	0.05 — 0.25
Sodium
Softwoods (fir, pine . .)	0.12
Soil, clay	1.1
почва, с органическим веществом	0,15 — 2
почва, насыщенная	0,6 — 4
		Solder 50-50	50
Soot	0.07
Steam, saturated	0.0184
Steam, low pressure	0.0188
Стеатит	2
Сталь, углерод
Straw slab insulation, compressed	0. 09
Styrofoam	0.033
Sulfur dioxide (gas)	0.0086
Sulfur , хрусталь	0,2
Сахара	0,087 — 0,22
Тантал
Tar	0.19
Tellurium	4.9
Thorium
Timber, alder	0.17
Timber, ash	0,16
Лес береза ​​	0,14
Лес лиственница	0,140061
Timber, maple	0.16
Timber, oak	0.17
Timber, pitchpine	0. 14
Timber, pockwood	0.19
Древесина, бук красный	0,14
Древесина, сосна красная	0,15		1 75	Timber, white pine	0.15
Timber, walnut	0.15
Tin
Titanium
Tungsten
Уран
Уретановая пена	0,021
Vacuum	0
Vermiculite granules	0.065
Vinyl ester	0.25
Water	0. 606
Water , пар (пар)		0,0267	0,0359
Мука пшеничная	0,45
Белый металл	35 — 70
Древесина по зернам, белая сосна	0,12
WOOD через зерно. Желтая сосна, древесина	0,147
Вуд, Дуб	0,17
Wool, Felith	.007
Wool,	079
.0061
Wood wool, slab	0.1 — 0.15
Xenon (gas)	0.0051
Zinc

¹⁾  Asbestos is bad для здоровья человека, когда крошечные абразивные волокна попадают в легкие, где они могут повредить легочную ткань. Это, по-видимому, усугубляется курением сигарет, и в результате возникают такие заболевания, как мезотелиома и рак легких.

• 1 Вт/(м K) = 1 Вт/(м ^o C) = 0,85984 ккал/(ч·м ^o C) = 0,5779 БТЕ/(фут·ч ^o F) = 0,048 БТЕ/( in h ^o F) = 6,935 (Btu in)/(ft²·h °F)
• Теплопроводность – конвертер единиц измерения
• Что такое кондуктивная теплопередача?

Пример. Кондуктивная теплопередача через алюминиевый котел по сравнению с котлом из нержавеющей стали

Кондуктивный перенос тепла через стенку котелка можно рассчитать как

Q = (K / с) A DT (1)

или альтернативно

Q / A = (K / S) DT

, где

, где

Q = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар = жар

Q = жар = жар = жар

Q = жар = жара

Q =. теплопередача (Вт, БТЕ/ч)

A = площадь поверхности (м ² , фут ² )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт/м ² , БТЕ/А (в фут ² ))

k = теплопроводность (Вт/мК, БТЕ/(час·фут·°F) )

dT = t ₁ — t ₂ = разность температур ( ^o

S = толщина стенки (M, FT)

Проводящий калькулятор теплопередачи

K = термическая проводимость (W/MK, BTU/(HR FT ° F) )

1010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101

s = толщина стены (м, фут)

a = площадь поверхности (M ² , FT ² )

DT = T ₁ — T ₂ = разница температур ( ^O C, ^O . ! — что общая теплопередача через поверхность определяется » общим коэффициентом теплопередачи » — который помимо кондуктивной теплопередачи — зависит от

• коэффициентов конвективной теплопередачи на внутренней и внешней поверхностях
• коэффициенты лучистой теплопередачи на внутренней и внешней поверхностях

• Калькулятор общей теплопередачи

Кондуктивная теплопередача через стенку алюминиевой емкости толщиной 2 мм — разница температур 80

^o C

Теплопроводность для алюминия 215 Вт/(м·К) (из таблицы выше). Кондуктивную теплопередачу на единицу площади можно рассчитать как

  q / A = [(215 Вт/(м·К)) / (2 10 ^-3 M)] (80 ^O C)

= 8600000 (W/M ² )

= 860000 (KW/M ²

) = 860000 (KW/M ² 6) = 860000 (KW/M ²

) = 860000 (KW/M 2

) = 860000 (KW/M 2

)

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм — разница температур 80

^o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт/(м·К) (из таблицы выше).