Wytwarzanie ciepła to proces, który obejmuje ruch cząstek. W prostych słowach ciepło można wytłumaczyć działaniem cząsteczek, a emitowana przez nie energia wytwarza ciepło lub emitowana energia jest zamieniana na ciepło.
Na przykład, gdy osoba ćwiczy lub wykonuje inną aktywność, jej ciało nagrzewa się i wytwarzany jest pot. Lub podczas gotowania, gdy jedzenie się nagrzewa lub podgrzewa, jest to po prostu przenoszenie ciepła poprzez przewodzenie lub konwekcję.
Powód przenoszenia ciepła jest naukowy, może wydawać się łatwe i banalne, aby podgrzać jedzenie, ale ma za tym naukowe powody. Niewidoczne lub mikroskopijne cząstki zostają naładowane i powstaje energia, która jest przekazywana w postaci ciepła.
Proces przenoszenia ciepła może być bezpośredni lub pośredni, istnieje również kilka materiałów, w których ciepło może być przenoszone, a w niektórych nie może być przenoszone, na przykład nie wszystkie rodzaje tworzyw sztucznych nie są w stanie poradzić sobie z ciepłem.
Przewodzenie a konwekcja
Różnica między przewodzeniem a konwekcją polega na tym, że w przewodzeniu ciepło jest przenoszone bezpośrednio, podczas gdy ciepło konwekcyjne jest przenoszone przez płyn. Oba prowadzą do emisji ciepła, ale istnieją różnice w metodzie.
Tabela porównawcza między przewodnictwem a konwekcją
| Parametry porównania | Przewodzenie | Konwekcja |
| Definicja | Przenoszenie ciepła między dwoma obiektami poprzez bezpośredni kontakt. | Przenoszenie ciepła w płynie. |
| Stan skupienia | Solidny | Ciecz lub gaz |
| Przenoszenie prądu elektrycznego | Pozwala | Nie zezwala |
| Gęstość cząstek | Duża gęstość | Niska gęstość |
| Szybkość wymiany ciepła | Wolny | Szybciej |
Co to jest przewodnictwo?
Przewodnictwo to proces przekazywania ciepła lub prądu. Przewodnictwo to przenoszenie energii w postaci ciepła i prądu z jednego atomu na drugi poprzez bezpośredni kontakt.
Przewodzenie może mieć miejsce we wszystkich trzech stanach skupienia; stałe, płynne i gazowe. Najlepszy transfer może zachodzić w stanie stałym, ponieważ atomy są ciasno upakowane co umożliwia szybsze tempo transferu, gęstość cząsteczek wpływa na tempo transferu ciepła, przeciwnie ciecz i gazy są mniej wydajne w przekazywaniu ciepła ze względu na niską gęstość cząsteczek.
Istnieją dwa rodzaje przewodzenia, są to przewodzenie ciepła i przewodzenie energii elektrycznej.
Przewodzenie ciepła - gdy temperatura w cząsteczkach wzrasta, powstaje wibracja, która powoduje ciepło w cząsteczkach, a następnie następuje przenoszenie ciepła w ciasno upakowanych cząsteczkach. Na przykład, gdy podkładka grzewcza jest nakładana na skórę, powoduje ona również ciepło w mięśniach.
Przewodzenie elektryczności- dzieje się to w wyniku ruchu naładowanych cząstek przez dowolne medium. Ten ruch naładowanych cząstek powoduje prąd niesiony przez jony lub naładowane elektrony. Na przykład, gdy prąd przepływa przez przewody, przewody są wykonane z metalu, który jest dobrym przewodnikiem elektryczności.
Istnieje kilka czynników, które wpływają na przewodzenie, są to czynniki; różnica w temperaturze, długości, polu przekroju i materiale. Każdy materiał ma inną przewodność, na przykład aluminium, brąz, miedź, woda itp. będą miały inną przewodność. Metale mają największą przewodność.
Przewodnictwo można obliczyć za pomocą wzoru w teorii kilkoma metodami, na przykład prawem Ohma lub prawem Fouriera. Szybkość wymiany ciepła jest obliczana za pomocą tych wzorów, gdy podana jest przewodność materiału. Przewodnictwo nie jest zgodne z prawem odbicia lub załamania
Co to jest konwekcja?
Konwekcja to proces przenoszenia ciepła poprzez ruch masowy cząsteczek w dowolnym płynie. Początkowy transfer ciepła między obiektem a płynem odbywa się w wyniku przewodzenia, ale następnie masowy ruch cząstek płynu powoduje konwekcję.
Proces konwekcji wiąże się z rozszerzalnością cieplną, to znaczy, gdy płyn jest podgrzewany od spodu, nagrzewa się dolna warstwa cieczy, która rozszerza się termicznie, gęstość cząsteczki jest większa w porównaniu z cieczą na górnej powierzchni. Ze względu na wyporność, im mniej gęste cząstki, tym gorętsza ciecz unosi się, a zimniejsza zastępuje ją.
Są dwa rodzaje konwekcji; konwekcja naturalna i konwekcja wymuszona.
Konwekcja naturalna- Rodzaj konwekcji, w której różnica temperatur powoduje różnicę gęstości, czyli siła wyporu odgrywa główną rolę. na przykład wiatry oceaniczne.
Konwekcja wymuszona- rodzaj konwekcji, w której siły zewnętrzne wywołują konwekcję np. wentylatory, podgrzewacze wody, gejzer itp.
Czynniki wpływające na konwekcję to; medium (ciecz lub gaz), temperatura, źródło ciepła. Jedną z różnic między przewodnictwem a konwekcją jest to, że konwekcja nie obsługuje prądu elektrycznego.
Niektóre przykłady konwekcji to; bryza lądowa (występuje w nocy) lub bryza morska (występuje w ciągu dnia), wentylatory służące do chłodzenia pomieszczenia, grzejniki służące do podgrzewania wody, parowce itp.
Konwekcja naturalna nie jest łatwa do obliczenia, ale konwekcję wymuszoną można obliczyć teoretycznie za pomocą wzoru podanego przez prawo ochładzania Newtona. Formuła to:-
| P =dQ /dt =hA(T−T0) |
Główne różnice między przewodnictwem a konwekcją
Wniosek
Przewodzenie i konwekcja obie przekazują energię w postaci ciepła.
Oba mogą być wytwarzane naturalnie lub sztucznie, w zależności od ich rodzaju.
Praca kondukcyjna i konwekcyjna w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym). Gęstość cząstek ma duży wpływ na przewodzenie i konwekcję.
