Obrázok ukazuje tri spôsoby prenosu tepla: tepelná vodivosť, sálanie a konvekcia. Vedením tepla dnom a stenami hrnca sa vnútorná energia plameňa premieňa na vnútornú energiu turistického guláša. Žiarením - do vnútornej energie dlaní a iných tiel turistu. A konvekciou - do vnútornej energie vzduchu nad ohňom.
Prenos tepla tepelnou vodivosťou. Početné experimenty ukazujú: Tepelná vodivosť rôznych látok je odlišná: za rovnakých podmienok prenášajú teplo rôznymi rýchlosťami.
Urobme experiment (pozri obrázok). Spevníme dva drôty, napríklad medený a oceľový rovnakej dĺžky a hrúbky, aby ich konce padali do plameňa sviečky. Uvidíme, že malé klinčeky nalepené voskom z medeného drôtu začnú opadávať skôr. To znamená, že teplo sa šíri rýchlejšie cez medený drôt ako cez oceľový drôt.
Telesá a látky schopné prenášať teplo vysokou rýchlosťou sú tzv tepelných vodičov. Patria sem predovšetkým všetky kovy. Väčšina plynov prenáša teplo veľmi pomaly. Tepelná vodivosť kvapalín (okrem tekutých kovov) zaujíma medzipolohu medzi tepelnou vodivosťou tuhých látok a plynov. Telesá a látky, ktoré odovzdávajú teplo nízkou rýchlosťou, sa nazývajú tepelné izolátory. Patria sem napríklad penový polystyrén, penová guma, drevo, kožušina, vata atď.
Prenos tepla konvekciou. Na obrázku vidíte tieň ruky so zapálenou zápalkou pri osvetlení baterkou. Zvlnené tiene nad plameňom vytvárajú prúdy stúpajúceho teplého vzduchu. To je príklad konvekcia. Toto je názov pre fenomén objavenia sa výtryskov alebo prúdov v ohriatych alebo chladených kvapalinách a plynoch (kde pôsobí Archimedova sila). Navyše z termodynamického hľadiska Konvekcia je spôsob výmeny tepla, pri ktorom sa vnútorná energia prenáša prúdmi nerovnomerne zohriatych látok.
Prenos tepla konvekciou sa často vyskytuje okolo nás. Napríklad radiátory sú umiestnené v blízkosti podlahy, ale vďaka konvekcii sa teplo šíri po celej výške miestnosti. Konvekčné prúdy sa vyskytujú aj v atmosfére, vytvárajúc vetry a oblaky a vo vnútri hrncov, ktoré sa zohrievajú na sporáku atď.
Prenos tepla sálaním. To je známe telesá, ktoré sú teplejšie ako ich okolie, sú schopné vyžarovať energiu. Obráťme sa na skúsenosti (pozri obrázok). Zahrejte klinec v plameni a bez dotyku ho priblížime k dlani – dlaň pocíti teplo. Uvoľníme druhú ruku a položíme dlane vedľa seba. Budeme cítiť, že dlaň, ktorá bola blízko horúceho nechtu, je teplejšia ako druhá. To znamená, že teplo sa prenáša z nechtu do dlane cez vrstvu vzduchu.
Avšak Pri výmene tepla žiarením sa energia môže prenášať bez účasti hmoty. Energia Slnka sa napríklad dostáva na našu planétu a prekonáva obrovské vzdialenosti cez vákuum vesmíru, v ktorom nie je žiadna hmota.
Zhrňme si, čo sme sa naučili v tejto časti. o prenos tepla konvekciou energia sa prenáša prúdmi alebo prúdmi nerovnomerne zohriatej hmoty. o prenos tepla tepelnou vodivosťou energia sa prenáša cez vrstvu hmoty, ale hmota samotná sa nepohybuje. o prenos tepla sálaním energia sa prenáša bez účasti hmoty.
Prenos tepla alebo teória prestupu tepla je náuka o distribúcii tepla v rôznych médiách a o prenose tepla z viac ohrievaných telies na menej ohrievané. Smer toku tepla je len jeden – od horúcich telies k studeným.
Všetky procesy prebiehajúce v kotlových jednotkách, turbínach, kondenzátoroch a tepelných varných zariadeniach sú sprevádzané výmenou tepla.
Existujú tri hlavné spôsoby prenosu tepla: vedenie, prúdenie a žiarenie.
Tepelná vodivosť je prenos tepla (tepelnej energie) priamym kontaktom jednotlivých častíc telesa alebo jednotlivých telies s rôznou teplotou. Podstatou procesu je, že najmenšie častice telesa s vyššou teplotou majú väčšiu kinetickú energiu a pri kontakte s časticami s nižšou teplotou vydávajú svoju energiu a tie ju vnímajú. V tomto prípade nedochádza k hromadnému prenosu hmoty. Vo svojej čistej forme možno tepelnú vodivosť pozorovať iba v pevných látkach.
Konvekcia je prenos tepla prúdením kvapaliny alebo plynu v dôsledku prenosu hmoty. Každý prvok objemu pohybujúceho sa média odovzdáva teplo pri kontakte s vyhrievaným povrchom. V tomto prípade sa viac zahriate častice zrážajú s menej zahriatymi a dodávajú im časť energie prostredníctvom tepelnej vodivosti. Prenos tepla konvekciou spojený s vedením sa nazýva konvekcia. Existujú dva typy konvekcie: voľná (prirodzená), ktorá sa vyskytuje v dôsledku rozdielu v hustote média, a nútená, ktorá sa vyskytuje pod vplyvom ventilátorov, čerpadiel atď.
Žiarenie je proces prenosu tepla z jedného telesa do druhého vo forme sálavej energie, ktorá dopadajúca na iné telesá je čiastočne alebo úplne absorbovaná týmito telesami a spôsobuje ich zahrievanie. V tomto prípade nie je potrebná prítomnosť fyzického prostredia. Žiarenie je elektromagnetického charakteru a vo vákuu sa energia žiarenia šíri rýchlosťou svetla.
V reálnych podmienkach prebieha komplexná výmena tepla, pri ktorej sa teplo odovzdáva súčasne všetkými tromi spôsobmi.
Výmena tepla medzi telesami môže prebiehať v ustálených alebo nestabilných tepelných podmienkach. V ustálenom alebo stacionárnom tepelnom režime zostáva teplota v každom bode tela v priebehu času nezmenená.
V nestabilnom alebo nestacionárnom tepelnom režime sa teplota v každom bode tela časom mení. Procesy ohrevu a chladenia produktov vo vykurovacích zariadeniach a chladiacich komorách prebiehajú v nestabilných podmienkach.
Konvekčná výmena tepla nastáva medzi stenou nádoby a kvapalinou (plynom), ktorá obmýva túto stenu, keď sú v priamom kontakte.
V závislosti od dĺžky emitovaných vĺn sa objavujú rôzne vlastnosti energie žiarenia. V tomto ohľade sa rozlišujú lúče: röntgenové, ultrafialové, svetlo, gama lúče, infračervené, atď. Tepelné (infračervené) lúče majú veľký význam pri prenose tepla.
Všetky telesá pri teplotách iných ako nula majú schopnosť vyžarovať, absorbovať a odrážať žiarivú energiu. Telo môže cez seba prenášať aj lúče dopadajúce naň z iného telesa.
Žiarivá energia dopadajúca na teleso je ním čiastočne absorbovaná, čiastočne odrazená od jeho povrchu a čiastočne prenášaná telesom na povrch iného telesa.
Na zníženie tepelných strát z bočných plôch vykurovacích zariadení do okolia sa používajú alobalové sitá medzi vnútorným a vonkajším boxom v peciach, pekárňach, pekárňach a iných zariadeniach. V dôsledku toho sa intenzita výmeny sálavého tepla medzi týmito povrchmi zníži (n+1) krát (n je počet obrazoviek). Sitá pomáhajú zvyšovať účinnosť vykurovacieho zariadenia a znižujú teplotu na povrchu zariadenia na hodnoty prijateľné podľa štandardných noriem.
Komplexný prenos tepla je kombináciou súčasne prebiehajúcich procesov tepelnej vodivosti, prenosu tepla konvekciou a tepelného žiarenia. Napríklad, ak vezmeme do úvahy ohrev vody v panvici stojacej na elektrickom sporáku, prenos tepla prebieha vedením, sálaním a prúdením.
Pri ohreve vody v kotloch s medziľahlým chladivom sa teplo prenáša z pary paro-vodného plášťa do vody, t.j. k prenosu tepla dochádza cez stenu kotla. Intenzita takéhoto prestupu tepla stenou sa odhaduje súčiniteľom prestupu tepla.
Koeficient prestupu tepla je množstvo tepla preneseného z jedného média do druhého cez jednotku povrchu steny za jednotku času, keď je teplotný rozdiel medzi médiami jeden stupeň.
Samotné steny môžu byť jednovrstvové, dvojvrstvové alebo viacvrstvové, ale podstata fyzikálneho javu prenosu tepla zostáva rovnaká. Pri prenose tepla z ohriateho média, napríklad v peci, sa teplo prenáša na povrch vnútornej steny konvekciou, potom vedením tepla cez všetky vrstvy steny a z posledného vonkajšieho povrchu steny - konvekciou do iného média (vzduchu), ktorého teplota je nižšia ako teplota vykurovacieho média.
METÓDY PRENOSU TEPLA.
Pri tepelnom sušení sa rozlišujú dva procesy:
1) odparovanie vlhkosti, ktorá sa má odstrániť;
2) odstránenie vytvorenej pary z povrchu materiálu.
Na odparenie 1 kg vlhkosti sa musí do oblasti odparovania dodať veľmi určité množstvo tepla. Preto prenos tepla tvorí základ prevádzkových procesov prebiehajúcich v sušiarňach. V praxi sa vo väčšej alebo menšej miere realizujú všetky tri hlavné formy prenosu tepla: 1) tepelná vodivosť; 2) konvekcia; 3) žiarenie.
Okrem toho má v mnohých sušiacich zariadeniach veľký význam špeciálny typ prenosu tepla, a to prenos tepla krátkodobým kontaktom, ktorý sa pozoruje napríklad vo valcových sušiarňach, na vykurovacích roštoch vákuových sušičiek a v bubne. sušičky, keď studený materiál interaguje s vyhrievanými prvkami vnútorných zariadení.
Prístup k problémom prenosu tepla v technológii sušenia sa líši od prístupu v iných odvetviach strojárstva. V strojárstve sú tvar a rozmery teplovýmenných a teplo prijímajúcich prvkov vo väčšine prípadov dobre známe (rúrky, dosky atď.). V sušiacich zariadeniach je geometrický tvar väčšiny poľnohospodárskych produktov vystavených sušeniu extrémne rôznorodý, takže je ťažké ho opísať s dostatočnou presnosťou pomocou analytických závislostí.
Ďalším problémom je, že zóna odparovania vlhkosti v materiáli sa neustále pohybuje a závisí od podmienok procesu. Z tohto dôvodu v sušiacich zariadeniach, viac ako v ktorejkoľvek inej oblasti technológie, tvoria experimentálne štúdie základ pre výpočet a návrh zariadení.
Nižšie uvedené základné zákony prenosu tepla budú prezentované v rozsahu potrebnom na úplné pochopenie procesov vyskytujúcich sa v poľnohospodárskych sušiacich zariadeniach.
Tepelná vodivosť ako spôsob prenosu tepla
K prenosu tepla vedením dochádza v pevných látkach, stacionárnych kvapalinách a plynoch v dôsledku prenosu energie vo forme tepla z jednej elementárnej častice na druhú. Teplo sa prenáša z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nižšou teplotou. V ustálenom stave závisí hustota tepelného toku medzi dvoma rovnobežnými povrchmi telesa od rozdielu teplôt, hrúbky steny a tepelnej fyzikálnej konštanty - tepelnej vodivosti K (obr. 3.13):
Ryža. 3.13. Tepelná vodivosť plochej steny
q – hustota tepelného toku, kcal/(m2 h);
λ – tepelná vodivosť, kcal/(m·h·ºС);
U1, U2 – teplota na prvom a druhom povrchu, ºС;
s – hrúbka steny, m
V prípade homogénneho telesa ohraničeného plochými plochami teplota medzi nimi pri ustálenom tepelnom režime klesá podľa lineárneho zákona. Pre
telesá zložitej štruktúry, proces vo vrstve nekonečne malej hrúbky ds je opísaný rovnicou tvaru
kde dυ je teplotný rozdiel vo vrstve nekonečne malej hrúbky, °C. Znamienko mínus v rovnici znamená, že tok tepla smeruje k nižšej teplote.
Aby bolo možné vyvodiť závery o procese v celom tele na základe úvahy o procese vo vrstve nekonečne malej hrúbky, je potrebné vykonať integráciu za určitých okrajových podmienok.
Konvekcia (spôsob prenosu tepla)
Prenos tepla konvekciou v podstate zahŕňa dva procesy (obr. 3.17):
1) prenos tepla tepelnou vodivosťou z povrchu pevného telesa cez laminárnu hraničnú vrstvu do blízkosti jadra turbulentného prúdenia;
2) prenos tepla turbulentným prenosom z laminárnej hraničnej vrstvy do jadra turbulentného prúdenia.
Sušenie je charakterizované opačným smerom tepelného toku: od sušiaceho prostriedku k povrchu pevnej látky. Rovnica prenosu tepla dáva do súvisu teplotný rozdiel medzi prúdením a povrchom telesa s hustotou toku tepla:
kde je koeficient prestupu tepla, kcal/(m2 h °C);
UL;U0 - teplota na stene a v jadre toku, °C.
Ryža. 3.17. Teplotný profil pri prenose tepla z turbulentného prúdenia na povrch tuhého telesa cez laminárnu hraničnú vrstvu: UL - teplota v jadre prúdenia U0 - teplota na povrchu telesa;
Pre pochopenie procesov konvekčného prenosu tepla je potrebné rozlišovať medzi elementárnymi procesmi (obtekanie jednotlivých telies) a komplexnými procesmi (výmena tepla vo vrstve sypkých materiálov, protiprúd a dopredný prúd a pod.).
Laminárna hraničná vrstva, jadro s turbulentným prúdením, prenos tepla tepelnou vodivosťou a turbulentným miešaním, ako aj prenos hmoty v hraničnej vrstve v smere dopredu a dozadu, sú vzájomne prepojené a majú na seba rôzne účinky. Tieto procesy možno opísať pomocou bilančných rovníc pre výmenu energie a hmoty. Pre popis je vhodné zaviesť bezrozmerné kritériá, ktoré súvisia s mnohými fyzikálnymi a technologickými parametrami. Pomocou takýchto kritérií možno jednoduchšie a jasnejšie opísať skutočné fyzikálne závislosti, pričom sa upustí od priameho použitia fyzikálnych parametrov charakterizujúcich proces.
Prenos tepla sálaním sálaním
K prenosu tepla sálaním (napríklad pri infračervenom ohreve) dochádza pri prenose energie. elektromagnetické vibrácie z jedného tela do druhého. V tomto prípade sa na prenose energie žiarením nezúčastňuje ani pevný, ani kvapalný, ani plynný nosič. V súlade so Stefan-Boltzmannovým zákonom je energia vyžarovaná telesom do okolitého priestoru úmerná jeho teplote (v stupňoch Kelvina) k štvrtej mocnine:
q - hustota toku energie žiarenia, kaal/(m2 x);
C je emisivita telesa;
T - teplota, K.
Ak k sebe priblížime dve telesá s rôznou teplotou (obr. 3.21), tak rozdiel medzi absorbovanou a vyžarovanou energiou každého z týchto telies odhadneme rovnicou
Q = A1 C12[( T 1 / 100)4 – (T2 / 100)4] = A2 C21[( T 1 / 100)4 – (T2 / 100)4],
Kde Q- tepelný tok energie žiarenia, kcal/h; A1, A2 - vyžarujúca plocha telies 1 a 2; C12, C21 - koeficienty emisivity, kcal/[m2-h (K/100)4]. Koeficienty C12 alebo C21, založené na znázornení koeficientov emisivity jednotlivých telies, sa získajú z nasledujúcich rovníc:
1/С12 = 1/С1 + А1/А2 (1/С2 – 1/Сs);
1/C21 = 1/C2 + A2/A1 (1/C1 - 1/Cs);
Ryža. 3.22. Hustota toku energie žiarenia medzi telesami zahriatymi na rôzne teploty (pri C = 4,0)
Obrázok 3.23. Rozloženie teploty v keramickej platni pri zahrievaní prúdom infračervených lúčov (podľa pracovných údajov)
kde Cs je emisivita čierneho telesa; Cs = 4,96 kcal/[m2-h (K/100)4].
Tabuľky často uvádzajú hodnotu relatívnej charakteristiky (tabuľka 3.10)
Na obr. Na obrázku 3.22 je znázornená závislosť hustoty toku energie žiarenia od teploty υ1 a υ2 za predpokladu, že C12 = C21 = 4 kcal/[m2-h (K/100)4]. Z grafov vyplýva, že pri veľkých teplotných rozdieloch závisí energia žiarenia len od teploty teplejšieho telesa.
Obzvlášť zaujímavý je proces pridávania tepla pomocou sálania v sušiacich zariadeniach, ktorý je spôsobený možnosťou prenikania energie žiarenia do rôznych prostredí. Hĺbka prieniku tepelných tokov pri sálaní závisí od druhu materiálu a druhu žiarenia. Pre kapilárno-porézne telieska organického pôvodu je táto hĺbka 0,1-2 mm.
Vzhľadom na to, že potrebné teplo sa čiastočne uvoľňuje aj vo vnútri tela, a to nielen na jeho povrchu, za určitých podmienok na povrchu sa môže hustota tepelného toku mnohonásobne zvýšiť.
Tabuľka 3.10 Stupeň tmavosti látky podľa Schmidta
|
LÁTKA |
Teplota, °C |
Stupeň emisivity ε = C/ Čs |
|
Zlato, striebro, meď leštené |
||
|
leštené, mierne oxidované |
||
|
brúsené |
||
|
sčernený (oxidovaný) |
||
|
jemne leštené |
||
|
vysoko oxidované |
||
|
Pálená hlina |
||
|
Hladký ľad, voda |
||
|
Ľad, drsný povrch |
||
Hustotu energetického toku je možné podľa A.V Lykova zvýšiť napríklad zo 750 kcal/(m2-h) pri konvekcii na 22 500 kcal/(m2-h) pri žiarení. Na obr. Obrázok 3.23 predstavuje grafické znázornenie procesu zahrievania telesa pomocou energie žiarenia. Z grafu je jasne vidieť, že tepelná energia sa spočiatku uvoľňuje len vo vnútri telesa, keďže inak by musela byť maximálna teplota na povrchu telesa.
Kontaktná výmena tepla
Kontaktná výmena tepla sa pozoruje, keď sa dve telesá, ktoré majú v počiatočnom okamihu rozdielne teploty, dostanú do vzájomného kontaktu, v dôsledku čoho má teplota týchto telies tendenciu k nejakej spoločnej priemernej teplote. V praxi sa prenos tepla tohto druhu vyskytuje na vyhrievaných alebo vyhrievaných povrchoch počas liatia, vibrácií alebo kĺzania vysušeného materiálu.
V prvom okamihu po kontakte dvoch telies, ktoré mali na začiatku rozdielne teploty, sa na povrchu ich kontaktu stanoví priemerná teplota označená U0. Veličina sa nazýva tepelná aktivita tela. kde:
Priemerná hodnota zníženého súčiniteľa prestupu tepla, refer. na časové obdobie t a teplotný rozdiel U0-U∞ (kde - U∞ je počiatočná teplota studeného telesa), vypočítaný podľa vzorca.
Pri krátkodobom kontakte môže byť priemerná hodnota zníženého súčiniteľa prestupu tepla značne vysoká.
Prenos tepla pri zahrievaní v striedavom elektromagnetickom poli.
Ak sú dve kovové dosky, oddelené od seba v určitej vzdialenosti, umiestnené v striedavom elektromagnetickom poli, potom medzi nimi vznikne striedavý prúd v závislosti od intenzity poľa a kapacity.
Obrázok 3.25. Zmena dielektrickej konštanty b a tangens dielektrickej straty tgδ v závislosti od frekvencie f striedavé elektromagnetické pole a vlhkosť borovicového dreva (podľa diela)
Ak je materiál umiestnený medzi dosky kondenzátora, kapacitný prúd sa zvýši úmerne k dielektrickej konštante ε materiálu. Voda obsiahnutá v poľnohospodárskych produktoch má v porovnaní s ich sušinou vysokú dielektrickú konštantu (pri teplote 0 °C ε = 80), preto konštantu e možno použiť na meranie obsahu vlhkosti materiálu.
Čisto kapacitný prúd nespôsobuje zahrievanie vlhkého materiálu. Fázovo posunuté prúdy vo vnútri materiálu majú tiež aktívnu zložku. Množstvo vyjadrené pomerom aktívnej a kapacitnej zložky sa nazýva tangens dielektrickej straty:
IR - aktívna zložka prúdu, A; IC - kapacitná zložka prúdu, A; U - efektívne napätie, V; R - aktívny odpor, Ohm; w- kruhová frekvencia, 1/s; C - kapacita, F; ε - dielektrická konštanta; f- frekvencia Hz.
Uvoľňovanie tepla v materiáli je určené iba aktívnou zložkou prúdu:
Ak vyjadríme napätie pomocou intenzity poľa E (napätie na centimeter vzdialenosti oddeľujúcej dosky), môžeme získať výraz charakterizujúci silu uvoľneného objemového tepla:
Q - uvoľňovanie tepla, kcal / h; V je objem kondenzátora, cm3; E - intenzita elektrického poľa, V/cm.
Straty určené tgδ a dielektrickou konštantou e do značnej miery závisia od vlhkosti materiálu a frekvencie zmien elektromagnetického poľa (obr. 3.25). Aj pri relatívne nízkej vlhkosti sa oba spomínané parametre výrazne zvyšujú. Vďaka tomu sa vytvárajú potrebné podmienky pre takzvané dielektrické sušenie. Súčasne je generovanie tepla obzvlášť veľké tam, kde je vlhkosť obsiahnutá najviac. V dôsledku toho sa vlhkosť na takýchto miestach rýchlejšie odparuje. Okrem toho sa v tomto prípade materiál najskôr vysuší zvnútra, čo má veľký význam, aby sa zabránilo jeho deštrukcii v dôsledku namáhania zmršťovaním (pri sušení dreva), pozorovaného pri konvenčných metódach sušenia, keď materiál schne najskôr zvonku a potom zvnútra.
Pri atmosférickom tlaku teplota vo vnútri vlhkého materiálu stúpne na približne 100 °C a na tejto úrovni zostáva konštantná. Ak sa vlhkosť odparí v takom veľkom množstve, že materiál skončí v hygroskopickej oblasti, teplota sa ešte zvýši. V dôsledku toho sa jadro materiálu môže zuhoľnatieť, zatiaľ čo jeho vonkajšie vrstvy zostávajú vlhké.
Dielektrické alebo vysokofrekvenčné sušenie nie je veľmi bežné nielen z dôvodu veľkých kapitálových investícií a nákladov na vysokokvalifikovaný servis, ale aj z dôvodu vysokej energetickej náročnosti procesu. Tepelná energia potrebná na odparovanie vlhkosti sa získava v dôsledku premeny elektrickej energie a premena energie je spojená s výraznými stratami.
>>Fyzika: Typy prenosu tepla
Vnútornú energiu telesa možno meniť dvoma spôsobmi: prácou a výmenou tepla. Výmena tepla sa môže uskutočňovať rôznymi spôsobmi. Existujú tri typy prenosu tepla: vedenie, prúdenie a prenos tepla sálaním.
obrázok.jpg
1. Tepelná vodivosť- ide o druh výmeny tepla, pri ktorom dochádza k priamemu prenosu energie z častíc viac zohriatej časti tela na častice jeho menej zohriatej časti. Pri tepelnej vodivosti sa samotná látka nepohybuje po tele - prenáša sa iba energia.
Obráťme sa na skúsenosti. Upevníme hrubý medený drôt do statívu a na drôt pripevníme niekoľko klincov s voskom (alebo plastelínou) (obr. 63).
Keď sa voľný koniec drôtu zahreje v plameni liehovej lampy, vosk sa roztopí a cvočky postupne odpadávajú z drôtu. Okrem toho najskôr zmiznú tie, ktoré sa nachádzajú bližšie k plameňu, a potom všetky ostatné. Toto je vysvetlené nasledovne.
Najväčšiu tepelnú vodivosť majú kovy, najmä striebro a meď. Kvapaliny (s výnimkou roztavených kovov) majú nízku tepelnú vodivosť. Pre plyny je to ešte menej, keďže ich molekuly sú od seba relatívne vzdialené a prenos energie z jednej častice na druhú je náročný.
Ak sa tepelná vodivosť rôznych látok porovná s tepelnou vodivosťou medi, ukáže sa, že pre železo je to asi 5-krát menej, pre vodu - 658-krát menej, pre porézne tehly - 840-krát menej, pre čerstvo napadnutý sneh - takmer 4 000-krát menej, pre vatu, piliny a ovčiu vlnu - takmer 10 000-krát menej a vo vzduchu je to asi 20 000-krát menej.
Zlá tepelná vodivosť vlny, páperia a srsti (v dôsledku prítomnosti vzduchu medzi ich vláknami) umožňuje telu zvieraťa zadržiavať energiu generovanú telom a chrániť sa tak pred ochladením. Pred chladom chráni aj tuková vrstva, ktorá sa nachádza u vodného vtáctva, veľrýb, mrožov, tuleňov a niektorých ďalších zvierat.
2. Konvekcia je výmena tepla v kvapalných a plynných médiách uskutočňovaná prúdmi (alebo prúdmi) látok.
Je napríklad všeobecne známe, že kvapaliny a plyny sa zvyčajne ohrievajú zdola. Kanvica s vodou je umiestnená na ohni, radiátory sú umiestnené pod oknami pri podlahe. Je to náhoda?
Položením ruky nad rozpálený sporák alebo nad zapnutú lampu pocítime, že od sporáka alebo lampy stúpajú nahor teplé prúdy vzduchu. Tieto trysky môžu dokonca otáčať malým papierovým veterníkom umiestneným nad lampou (obr. 64). Odkiaľ pochádzajú tieto trysky? 
Časť vzduchu, ktorá prichádza do kontaktu so sporákom alebo lampou, sa ohrieva a v dôsledku toho expanduje. Jeho hustota je menšia ako hustota okolitého (chladnejšieho) média a pod vplyvom Archimedovej (vznášajúcej sa) sily začína stúpať nahor. Jej miesto dole napĺňa studený vzduch. Po určitom čase, keď sa zahreje, táto vrstva vzduchu tiež stúpa a ustupuje ďalšej časti vzduchu atď. Toto je konvekcia.
Energia sa prenáša rovnakým spôsobom, keď sa kvapalina zahrieva. Aby sa zaznamenal pohyb vrstiev kvapaliny pri zahrievaní, kryštál farbiacej látky (napríklad manganistanu draselného) sa spustí na dno sklenenej banky s vodou a banka sa zapáli. Po určitom čase začnú zohriate spodné vrstvy vody sfarbené do fialova manganistanom draselným stúpať nahor (obr. 65). Na ich miesto prichádza studená voda, ktorá po zahriatí začne tiež stúpať atď. Postupne sa všetka voda ohrieva. Práve vďaka konvekcii sa vzduch v našich obývačkách ohrieva (obr. 66). 
Zohreje sa vzduch a kvapalina, ak sa neohrievajú zdola, ale zhora? Obráťme sa na skúsenosti. Do skúmavky vložte kúsok ľadu a pritlačte ho maticou alebo kovovou sieťkou a nalejte do nej studenú vodu. Zahrievaním zhora môžete priviesť horné vrstvy vody do varu (obr. 67), pričom spodné vrstvy vody zostanú studené (a ani ľad sa tam neroztopí). Vysvetľuje to skutočnosť, že pri tomto spôsobe vykurovania nedochádza ku konvekcii. Zohriate vrstvy vody nemajú kam stúpať: veď sú už na vrchole. Spodné (studené) vrstvy zostanú nižšie. Pravda, voda sa môže zohriať vďaka tepelnej vodivosti, no tá je veľmi nízka, takže na to by ste museli dlho čakať.
Rovnakým spôsobom sa dá vysvetliť, prečo sa vzduch v skúmavke, ktorá je znázornená na obrázku 68, nezohrieva. 
Horúca sa stáva iba zhora, ale dole zostáva studená.
Experimenty znázornené na obrázkoch 67 a 68 ukazujú nielen to, že kvapaliny a plyny by sa mali ohrievať zdola, ale aj to, že majú veľmi zlú tepelnú vodivosť.
3. Prenos tepla sálaním- Ide o výmenu tepla, pri ktorej sa energia prenáša rôznymi lúčmi. Môžu to byť slnečné lúče, ale aj lúče vyžarované zohriatymi telesami okolo nás.
Takže napríklad pri sedení pri krbe alebo ohni cítime, ako sa teplo z ohňa prenáša do nášho tela. Dôvodom takéhoto prenosu tepla však nemôže byť ani tepelná vodivosť (ktorá je pre vzduch medzi plameňom a telesom veľmi malá), ani konvekcia (keďže konvekčné prúdy smerujú vždy nahor). Tu prebieha tretí typ výmeny tepla – sálavá výmena tepla.
Vezmime chladič- zariadenie, ktoré je plochá okrúhla krabica, ktorej jedna strana je leštená ako zrkadlo a druhá je pokrytá matnou čiernou farbou. Vo vnútri boxu je vzduch, ktorý môže uniknúť cez špeciálny otvor. Pripojíme prijímač tepla na kvapalinový tlakomer (obr. 69) a privedieme elektrickú platničku alebo kus kovu zohriaty na vysokú teplotu k prijímaču tepla. Všimneme si, že stĺpec kvapaliny v manometri sa bude pohybovať. To však znamená, že vzduch v chladiči sa zahrial a expandoval. Ohrev vzduchu v tepelnom prijímači možno vysvetliť iba prenosom energie do neho z ohrievaného telesa. Ako sa táto energia prenášala? Je jasné, že nejde o tepelnú vodivosť, keďže medzi vyhrievaným telesom a chladičom je vzduch s nízkou tepelnou vodivosťou. Ani tu nebola konvekcia: chladič sa napokon nenachádza nad vyhrievaným telesom, ale vedľa neho. Energia bola v tomto prípade prenášaná pomocou neviditeľných lúčov vyžarovaných zohriatym telesom. Tieto lúče sú tzv tepelné žiarenie.
Pomocou tepelného žiarenia (viditeľného aj neviditeľného) sa na Zem prenáša aj slnečná energia. Charakteristickým znakom tohto typu výmeny tepla je možnosť realizácie pomocou vákua.
Tepelné žiarenie vyžarujú všetky telesá: elektrický sporák, lampa, zem, pohár čaju, ľudské telo atď. Ale pre telesá s nízkou teplotou je slabé. Naopak, čím je telesná teplota vyššia, tým viac energie prenáša žiarením.
Keď žiarenie, ktoré sa šíri zo zdrojového telesa, dosiahne iné telesá, časť sa odrazí a časť ich pohltí. Pri pohltení sa energia tepelného žiarenia premieňa na vnútornú energiu telies a tie sa zahrievajú.
Svetlé a tmavé povrchy telies pohlcujú žiarenie rozdielne. Ak je prijímač tepla (pozri obr. 69) otočený smerom k vyžarovaciemu telesu, najprv s čiernym a potom s lesklým povrchom, potom sa stĺpec kvapaliny v manometri v prvom prípade posunie o väčšiu vzdialenosť ako v druhom prípade. . To ukazuje, že teleso s tmavým povrchom absorbuje energiu lepšie (a teda sa viac zahrieva) ako teleso so svetlým alebo zrkadlovým povrchom.
Telesá s tmavým povrchom energiu nielen lepšie absorbujú, ale aj lepšie vyžarujú. Tým, že vyžarujú viac, rýchlejšie sa ochladzujú. Napríklad horúca voda sa v tmavej kanvici ochladí rýchlejšie ako vo svetlej.
Schopnosť absorbovať energiu žiarenia rôznymi spôsobmi je široko používaná v technológii. Napríklad balóny a krídla lietadiel sú často natreté striebornou farbou, aby sa znížilo teplo zo slnečných lúčov. Ak je potrebné použiť slnečnú energiu (napríklad na ohrev niektorých zariadení inštalovaných na umelých satelitoch), potom sú tieto zariadenia natreté tmavou farbou. 
??? 1. Vymenujte druhy prenosu tepla. 2. Čo je tepelná vodivosť? Ktoré telá to majú lepšie, ktoré horšie? 3. Čo podľa vás naznačuje skúsenosť zobrazená na obrázku 70? 4. Čo je to konvekcia? 5. Prečo sa kvapaliny a plyny ohrievajú zdola? 6. Prečo nie je možná konvekcia v pevných látkach? 7. Aký typ výmeny tepla možno uskutočniť pomocou vákua? 8. Ako je skonštruovaný chladič? 9. Ktoré telesá absorbujú energiu tepelného žiarenia lepšie a ktoré horšie? 10. Prečo teplá voda vo svetlej kanvici chladne dlhšie ako v tmavej?
Experimentálne úlohy
. 1. Keď ste doma, na ulici alebo v doprave, skontrolujte, ktoré predmety sa zdajú chladnejšie na dotyk. Čo môžete povedať o ich tepelnej vodivosti? Na základe svojich pozorovaní urobte sériu názvov materiálov v rastúcom poradí ich tepelnej vodivosti. 2. Zapnite elektrickú lampu a priložte k nej ruku (bez toho, aby ste sa jej dotkli). Čo cítiš? Aký typ výmeny tepla nastáva v tomto prípade? 3. Zahreje ťa kožuch? Aby ste to zistili, vezmite si teplomer a keď si všimnete jeho hodnotu, zabaľte ho do kožuchu. Po pol hodine ho vyberte. Zmenil sa údaj teplomera? prečo?
S.V. Gromov, N.A. Rodina, Fyzika 8. ročník
Zaslané čitateľmi z internetových stránok
Materiály z fyziky 8. ročníka, úlohy a odpovede z fyziky podľa ročníkov, testovanie online, plány poznámok z fyziky 8. ročníka
Obsah lekcie poznámky k lekcii podporná rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Prax úlohy a cvičenia autotest workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, diagramy, humor, anekdoty, vtipy, komiksy, podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky triky pre zvedavcov jasličky učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici, prvky inovácie v lekcii, nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok; Integrované lekciePrenos tepla sa môže uskutočniť tromi spôsobmi:
1) tepelná vodivosť;
2) konvekcia;
3) žiarenie.
Všetky tieto spôsoby prenosu tepla sú určené rozdielom teplôt; pomer; Teplo sa vždy presúva z viac zohriateho telesa na menej zohriate. K prenosu tepla tepelnou vodivosťou dochádza v tom istom telese, kde je v ňom rozdiel teplôt alebo kde sa dostávajú do kontaktu dve rôzne telesá s rôznymi teplotami. Ako je známe, prenos tepla je určený pohybom molekúl a atómov telesa Šírenie tepla tepelnou vodivosťou si treba predstaviť ako dôsledok toho, že molekuly, ktoré sú viac zohriate, a teda rýchlejšie kmitajú, odovzdávajú časť svojej vibračnej energie susedným molekulám, ktoré kmitajú pomalšie. Teplo sa teda šíri tepelnou vodivosťou. Okrem toho sa elektróny podieľajú na prenose tepla tepelnou vodivosťou , treba rozlišovať medzi ustálenou (stacionárnou) a nestacionárnou (nestacionárnou) tepelnou vodivosťou Ustálený tepelný tok prechádza telesom, ktorého teplota sa v každom bode s časom nemení: me, teda cez a teleso, ktorého teplotné pole nezávisí od času. V tomto prípade vždy za jednu hodinu prejde určitým úsekom tela konštantné množstvo tepla. Ak sa teplota príslušného tela neustále mení; lokálne alebo v jeho jednotlivých častiach to spôsobuje zodpovedajúcu zmenu tepelného toku: stáva sa nestacionárnym, t.j. časovo závislým. S touto zmenou teploty; mení sa aj tepelný obsah tela. Množstvo tepla, ktoré zodpovedá tejto zmene tepelného obsahu, zodpovedá aj odchýlke od rovnomerného tepelného toku - Ďalej uvidíme, že táto zmena tepelného obsahu telesa v priebehu času v dôsledku zodpovedajúcej zmeny teplotného poľa výrazne komplikuje matematický popis tepelnej vodivosti. Našťastie, s časovo premenlivým teplotným poľom sa v praxi stretávame len v regenerátoroch a vo všetkých procesoch ohrevu. Prevažná časť technických procesov prenosu tepla tepelnou vodivosťou je charakterizovaná ustálenými tepelnými tokmi, ktoré sú pozorované pri dosiahnutí stacionárneho stavu. V tomto prípade je matematický popis javu veľmi jednoduchý. Nestály tepelný tok možno často určiť približne pomocou oddelených výpočtov akumulačného procesu a ustáleného tepelného toku.
K prenosu tepla konvekciou môže dôjsť iba v plynoch a kvapalinách. Uskutočňuje sa nasledovne: na vykurovaciu plochu prichádza stále viac nových častíc plynu alebo kvapaliny, ktoré jej odovzdávajú svoje teplo. Následne sa teplo prenáša na vykurovaciu plochu mechanicky (pohyb dopravníka). Prirodzene, k prenosu tepla konvekciou dochádza tým intenzívnejšie, čím väčšia je rýchlosť pohybu častíc kvapaliny alebo plynu. Ak je tento pohyb udržiavaný umelo, napríklad miešadlom alebo vytváraním tlakového rozdielu v potrubiach, potom to zodpovedá umelej alebo nútenej konvekcii. Naopak, pohyb spôsobený výlučne vnútornými príčinami, teda najmä tepelnou rozťažnosťou as tým spojeným vztlakom, sa nazýva voľná konvekcia.
K prenosu tepla žiarením dochádza vtedy, keď sú dva povrchy charakterizované rôznymi teplotami umiestnené v priestore oproti sebe a medzi nimi je médium priepustné pre žiarenie. Pre sálavé prúdenie je „prázdny“ priestor a suchý vzduch priehľadný. Väčšina kvapalín a horľavých plynov, ako aj rôzne plyny v niektorých rozsahoch vlnových dĺžok, ako napríklad CO2 a vodná para, sú nepriehľadné. Emisie týchto plynov majú v technológii veľký význam. Podrobnejšie sa o tom bude diskutovať neskôr.
Súčiniteľ prestupu tepla je jedným z najdôležitejších pojmov v oblasti prestupu tepla. Rovná sa množstvu tepla, ktoré odovzdá chladivo na jeden štvorcový meter povrchu za hodinu pri rozdiele teplôt 1°. Rozmer súčiniteľa prestupu tepla: kcal/m2*hod° C. Množstvo tepla odovzdaného povrchu P m2 za t hodín pri rozdiele teplôt medzi vykurovacou plochou a chladivom (^1-^)°C,
<2 == а(/х - 12)Р т ккал. | 0)
Predtým sa verilo, že koeficient prestupu tepla, podobne ako koeficient tepelnej vodivosti, je čisto fyzikálna vlastnosť.
Objem telesa, a preto sa nazýval „súčiniteľ vonkajšej tepelnej vodivosti“. Teraz sa zistilo, že koeficient prestupu tepla závisí tak od fyzikálnych vlastností (špecifické teplo, tepelná vodivosť, viskozita), ako aj od stavu prúdenia chladiacej kvapaliny. Keďže teda súčiniteľ prestupu tepla závisí od stavu prúdenia (tvorba víru, okrajové vplyvy a pod.), musíme počítať s určitou nestabilitou podmienok, ktoré ho určujú. V dôsledku toho, ako bude uvedené nižšie, nie je možné poskytnúť úplne presné vzorce na určenie koeficientu prestupu tepla. Napriek tomu, vďaka kombinácii početných štúdií s teoretickým výskumom (najmä s teóriou podobnosti) bola táto oblasť študovaná tak hlboko, že pri určovaní súčiniteľa prestupu tepla vo všeobecnosti bola dosiahnutá presnosť dostatočná pre praktické účely, čo je na druhom mieste za presnosťou vzorcov použiteľných pre špeciálne prípady, ktoré zohrávajú v technológii najdôležitejšiu úlohu (napríklad pre jedno potrubie, trysku regenerátora, plyn, vodu).
