Her vil leseren finne generell informasjon om hva varmeoverføring er, og vil også vurdere i detalj fenomenet strålingsvarmeoverføring, dens lydighet til visse lover, egenskapene til prosessen, varmeformelen, bruken av varmeoverføring fra mennesket og dens flyt i naturen.
Inngang til varmeveksling
For å forstå essensen av strålevarmeoverføring, må du først forstå essensen og vite hva det er?
Varmeoverføring er en endring i energiindeksen til den indre typen uten arbeid på objektet eller motivet, og også uten arbeid utført av kroppen. En slik prosess går alltid i en bestemt retning, nemlig: varme går fra et legeme med høyere temperaturindeks til et legeme med en lavere. Ved oppnådd utjevning av temperaturer mellom legemer stopper prosessen, og den utføres ved hjelp av varmeledning, konveksjon og stråling.
- Vermeledning er prosessen med å overføre indre energi fra ett kroppsfragment til et annet eller mellom kropper når de får kontakt.
- Konveksjon er varmeoverføring som følge avenergioverføring sammen med væske- eller gassstrømmer.
- Stråling er av elektromagnetisk natur, sendes ut på grunn av den indre energien til et stoff som er i en tilstand med en viss temperatur.
Varmeformelen lar deg gjøre beregninger for å bestemme mengden energi som overføres, men de målte verdiene er avhengig av arten av den pågående prosessen:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – oppvarming og kjøling;
- Q=mλ – krystallisering og smelting;
- Q=mr - dampkondensering, koking og fordampning;
- Q=mq – drivstoffforbrenning.
Forholdet mellom kropp og temperatur
For å forstå hva strålingsvarmeoverføring er, må du kjenne til fysikkens grunnleggende lover om infrarød stråling. Det er viktig å huske at enhver kropp hvis temperatur er over null i absolutte termer alltid utstråler termisk energi. Den ligger i det infrarøde spekteret av bølger av elektromagnetisk natur.
Forskjellige legemer, som har samme temperatur, vil imidlertid ha ulik evne til å avgi strålingsenergi. Denne egenskapen vil avhenge av ulike faktorer som: kroppsstruktur, natur, form og overflatetilstand. Naturen til elektromagnetisk stråling refererer til den doble, korpuskulære bølgen. Feltet til den elektromagnetiske typen har en kvantekarakter, og dens kvanter er representert av fotoner. I samspill med atomer absorberes fotoner og overfører energien deres til elektroner, fotonet forsvinner. Energieksponent termisk svingningatom i et molekyl øker. Med andre ord, den utstrålte energien omdannes til varme.
Utstrålt energi regnes som hovedmengden og angis med tegnet W, målt i joule (J). Strålingsfluksen uttrykker gjennomsnittsverdien av kraft over en tidsperiode som er mye større enn periodene med svingninger (energien som sendes ut i løpet av en tidsenhet). Enheten som sendes ut av strømmen er uttrykt i joule per sekund (J / s), watt (W) anses som det generelt aksepterte alternativet
Introduksjon til strålevarmeoverføring
Nå mer om fenomenet. Strålingsvarmeoverføring er utveksling av varme, prosessen med å overføre den fra en kropp til en annen, som har en annen temperaturindeks. Oppstår ved hjelp av infrarød stråling. Den er elektromagnetisk og ligger i områdene av bølgespektrene av elektromagnetisk natur. Bølgeområdet ligger i området fra 0,77 til 340 µm. Områder fra 340 til 100 µm regnes som langbølget, 100 - 15 µm tilhører mellombølgeområdet, og korte bølgelengder fra 15 til 0,77 µm.
Den kortbølgede delen av det infrarøde spekteret er ved siden av det synlige lyset, og de langbølgede delene av bølgene går inn i den ultrakorte radiobølgen. Infrarød stråling er preget av rettlinjet forplantning, den er i stand til å bryte, reflektere og polarisere. I stand til å trenge gjennom en rekke materialer som er ugjennomsiktige for synlig lys.
Strålingsvarmeoverføring kan med andre ord karakteriseres som overføringvarme i form av elektromagnetisk bølgeenergi, mens prosessen går mellom overflater som er i ferd med gjensidig stråling.
Intensitetsindeksen bestemmes av den gjensidige ordningen av overflater, kroppens emissive og absorberende evner. Strålingsvarmeoverføring mellom legemer skiller seg fra konveksjons- og varmeledningsprosesser ved at varme kan sendes gjennom et vakuum. Likheten til dette fenomenet med andre skyldes overføring av varme mellom legemer med forskjellige temperaturindekser.
Strålingsfluks
Strålingsvarmeoverføring mellom legemer har et visst antall strålingsflukser:
- Den indre strålingsfluksen - E, som avhenger av temperaturindeksen T og kroppens optiske egenskaper.
- Strømmer av innfallende stråling.
- Absorberte, reflekterte og overførte typer strålingsflukser. I sum er de lik Epad.
Omgivelsene der varmevekslingen finner sted kan absorbere stråling og introdusere sin egen.
Strålende varmeveksling mellom et visst antall legemer er beskrevet av en effektiv strålingsfluks:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Kroppene, ved enhver temperatur, med indikatorene L=1, R=0 og O=0, kalles "absolutt svarte". Mennesket skapte konseptet "svart stråling". Det samsvarer med temperaturindikatorene til kroppens likevekt. Den utsendte strålingsenergien beregnes ved hjelp av temperaturen til motivet eller objektet, kroppens natur påvirker ikke dette.
Følger loveneBoltzmann
Ludwig Boltzmann, som bodde på territoriet til det østerrikske imperiet i 1844-1906, opprettet Stefan-Boltzmann-loven. Det var han som tillot en person å bedre forstå essensen av varmeutveksling og operere med informasjon, forbedre den gjennom årene. Vurder ordlyden.
Stefan-Boltzmann-loven er en integrert lov som beskriver noen trekk ved absolutt svarte kropper. Den lar deg bestemme avhengigheten av strålingseffekttettheten til en svart kropp på temperaturindeksen.
Å følge loven
Lovene for strålingsvarmeoverføring følger Stefan-Boltzmann-loven. Intensitetsnivået for varmeoverføring gjennom varmeledning og konveksjon er proporsjon alt med temperaturen. Strålingsenergien i varmefluksen er proporsjonal med temperaturen til fjerde potens. Det ser slik ut:
q=σ A (T14 – T2 4).
I formelen er q varmefluksen, A er overflatearealet til kroppen som utstråler energi, T1 og T2 er temperaturene som avgir legemer og miljøet som absorberer denne strålingen.
Loven ovenfor om varmestråling beskriver nøyaktig bare den ideelle strålingen skapt av en absolutt svart kropp (a.h.t.). Det er praktisk t alt ingen slike kropper i livet. Flate svarte overflater nærmer seg imidlertid A. Ch. T. Stråling fra lyslegemer er relativt svak.
Det er en emissivitetsfaktor introdusert for å ta hensyn til avviket fra idealiteten til mangemengde s.t. inn i den høyre komponenten av uttrykket som forklarer Stefan-Boltzmann-loven. Emissivitetsindeksen er lik en verdi mindre enn én. En flat svart overflate kan bringe denne koeffisienten opp til 0,98, mens et metallspeil ikke vil overstige 0,05. Derfor er absorbansene høye for svarte kropper og lave for speilende kropper.
Om den grå kroppen (s.t.)
I varmeoverføring er det ofte en omtale av et slikt begrep som en grå kropp. Dette objektet er et legeme som har en spektr altype absorpsjonskoeffisient for elektromagnetisk stråling mindre enn én, som ikke er basert på bølgelengden (frekvensen).
Emisjon av varme er den samme i henhold til den spektrale sammensetningen av strålingen til et svart legeme med samme temperatur. En grå kropp skiller seg fra en svart med en lavere indikator på energikompatibilitet. Til det spektrale svarthetsnivået på s.t. bølgelengden påvirkes ikke. I synlig lys er sot, kull og platinapulver (svart) nær den grå kroppen
Anvendelsesområder for kunnskap om varmeoverføring
Utslipp av varme skjer hele tiden rundt oss. I bolig- og kontorlokaler kan du ofte finne elektriske varmeovner som er engasjert i varmestråling, og vi ser det i form av en rødlig glød av en spiral - slik varme tilhører det synlige, den "står" i kanten av infrarødt spektrum.
Oppvarming av rommet er faktisk engasjert i en usynlig komponent av infrarød stråling. Nattsynsenhet gjelderen kilde til varmestråling og mottakere som er følsomme for infrarød stråling, som lar deg navigere godt i mørket.
Sun Energy
Sola er med rette den kraftigste utsenderen av energi av termisk natur. Den varmer opp planeten vår fra en avstand på hundre og femti millioner kilometer. Intensiteten til solstråling, som har blitt registrert i mange år og av ulike stasjoner lokalisert i ulike deler av jorden, tilsvarer omtrent 1,37 W/m2.
Det er energien til solen som er kilden til liv på planeten Jorden. For tiden er mange hjerner opptatt med å finne den mest effektive måten å bruke den på. Nå vet vi solcellepaneler som kan varme opp boligbygg og gi energi til hverdagens behov.
avslutningsvis
Opsummert kan leseren nå definere strålevarmeoverføring. Beskriv dette fenomenet i livet og naturen. Strålingsenergi er hovedkarakteristikken til den overførte energibølgen i et slikt fenomen, og de oppførte formlene viser hvordan den beregnes. I den generelle posisjonen følger prosessen i seg selv Stefan-Boltzmann-loven og kan ha tre former, avhengig av dens natur: fluksen av innfallende stråling, stråling av sin egen type og reflektert, absorbert og transmittert.
