Burada okuyucu, ısı aktarımının ne olduğu hakkında genel bilgiler bulacak ve ayrıca radyan ısı aktarımı olgusunu, belirli yasalara uymasını, işlemin özelliklerini, ısının formülünü, kullanımı ayrıntılı olarak ele alacaktır. insan tarafından ısı transferi ve doğadaki akışı.
Isı alışverişine giriş
Isı transferinin özünü anlamak için önce özünü anlamalı ve ne olduğunu bilmelisiniz?
Isı transferi, nesne veya özne üzerinde iş yapılmadan ve ayrıca vücut tarafından iş yapılmadan iç türdeki enerji endeksindeki bir değişikliktir. Böyle bir süreç her zaman belirli bir yönde ilerler, yani: ısı, daha yüksek sıcaklık indeksine sahip bir gövdeden daha düşük bir gövdeye geçer. Cisimler arasındaki sıcaklıkların eşitlenmesine ulaşıldığında süreç durur ve ısı iletimi, taşınım ve ışınım yardımıyla gerçekleşir.
- Termal iletim, iç enerjiyi bir vücut parçasından diğerine veya vücutlar temas ettiğinde vücutlar arasında aktarma işlemidir.
- Konveksiyon, aşağıdakilerden kaynaklanan ısı transferidir.sıvı veya gaz akışları ile birlikte enerji transferi.
- Radyasyon, doğası gereği elektromanyetiktir, belirli bir sıcaklıktaki bir maddenin iç enerjisi nedeniyle yayılır.
Isı formülü, aktarılan enerji miktarını belirlemek için hesaplamalar yapmanızı sağlar, ancak ölçülen değerler devam eden sürecin doğasına bağlıdır:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – ısıtma ve soğutma;
- Q=mλ – kristalleşme ve erime;
- Q=mr - buhar yoğunlaşması, kaynama ve buharlaşma;
- Q=mq – yakıtın yanması.
Vücut ve sıcaklık arasındaki ilişki
Işıyan ısı transferinin ne olduğunu anlamak için kızılötesi radyasyonla ilgili temel fizik yasalarını bilmeniz gerekir. Sıcaklığı mutlak olarak sıfırın üzerinde olan herhangi bir cismin her zaman termal enerji yaydığını hatırlamak önemlidir. Elektromanyetik nitelikteki dalgaların kızılötesi spektrumunda yer alır.
Ancak, aynı sıcaklığa sahip farklı cisimler, radyan enerji yayma konusunda farklı yeteneklere sahip olacaktır. Bu özellik, vücut yapısı, doğası, şekli ve yüzey durumu gibi çeşitli faktörlere bağlı olacaktır. Elektromanyetik radyasyonun doğası ikili, korpüsküler dalgayı ifade eder. Elektromanyetik türün alanı bir kuantum karakterine sahiptir ve kuantumları fotonlarla temsil edilir. Atomlarla etkileşime giren fotonlar emilir ve enerjilerini elektronlara aktarır, foton kaybolur. Enerji üssü termal dalgalanmaMoleküldeki atom artar. Başka bir deyişle, yayılan enerji ısıya dönüştürülür.
Işınan enerji ana miktar olarak kabul edilir ve joule (J) cinsinden ölçülen W işaretiyle gösterilir. Radyasyon akısı, salınım periyotlarından (birim zaman boyunca yayılan enerji) çok daha büyük bir zaman periyodundaki ortalama güç değerini ifade eder. Akış tarafından yayılan birim, saniyede joule (J / s) olarak ifade edilir, watt (W) genel kabul görmüş seçenek olarak kabul edilir.
Isı transferine giriş
Şimdi fenomen hakkında daha fazla bilgi. Radyan ısı transferi, ısı değişimi, farklı bir sıcaklık indeksine sahip bir vücuttan diğerine aktarma işlemidir. Kızılötesi radyasyon yardımı ile oluşur. Elektromanyetiktir ve elektromanyetik nitelikteki dalga spektrumlarının bölgelerinde bulunur. Dalga aralığı 0,77 ila 340 µm aralığındadır. 340 ile 100 µm arasındaki aralıklar uzun dalga, 100 - 15 µm orta dalga aralığına ve 15 ile 0,77 µm arasındaki kısa dalga boyları olarak kabul edilir.
Kızılötesi spektrumun kısa dalga kısmı görünür ışığa bitişiktir ve dalgaların uzun dalga kısımları ultra kısa radyo dalgasına gider. Kızılötesi radyasyon, doğrusal yayılma ile karakterizedir, kırılabilir, yansıtabilir ve polarize olabilir. Görünür ışığa karşı opak olan bir dizi malzemeye nüfuz edebilir.
Başka bir deyişle, radyan ısı transferi, transfer olarak karakterize edilebilir.süreç karşılıklı radyasyon sürecinde olan yüzeyler arasında ilerlerken elektromanyetik dalga enerjisi şeklinde ısı.
Yoğunluk indeksi, yüzeylerin karşılıklı düzenlenmesi, cisimlerin yayma ve emme yetenekleri ile belirlenir. Gövdeler arasındaki radyan ısı transferi, ısının bir vakum yoluyla gönderilebilmesi açısından konveksiyon ve ısı iletimi süreçlerinden farklıdır. Bu fenomenin diğerleriyle benzerliği, farklı sıcaklık indekslerine sahip cisimler arasındaki ısı transferinden kaynaklanmaktadır.
Radyasyon akısı
Cisimler arasındaki radyan ısı transferinin belirli sayıda radyasyon akısı vardır:
- Sıcaklık indeksi T'ye ve vücudun optik özelliklerine bağlı olan içsel radyasyon akısı - E.
- Gelen radyasyon akışları.
- Soğurulan, yansıtılan ve iletilen radyasyon akıları türleri. Özetle, Epad.'a eşittirler
Isı alışverişinin gerçekleştiği ortam radyasyonu emebilir ve kendi radyasyonunu verebilir.
Belirli sayıda cisim arasındaki radyan ısı değişimi, etkili bir radyasyon akısı ile tanımlanır:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Herhangi bir sıcaklıkta L=1, R=0 ve O=0 göstergelerine sahip cisimler "kesinlikle siyah" olarak adlandırılır. İnsan "kara radyasyon" kavramını yarattı. Sıcaklık göstergeleri ile vücudun dengesine karşılık gelir. Yayılan radyasyon enerjisi, öznenin veya nesnenin sıcaklığı kullanılarak hesaplanır, vücudun doğası bunu etkilemez.
Yasalara uymakBoltzmann
1844-1906 yıllarında Avusturya İmparatorluğu topraklarında yaşayan Ludwig Boltzmann, Stefan-Boltzmann yasasını yarattı. Bir kişinin ısı değişiminin özünü daha iyi anlamasına ve bilgi ile çalışmasına, yıllar içinde iyileştirmesine izin veren oydu. İfadesini düşünün.
Stefan-Boltzmann yasası, kesinlikle siyah cisimlerin bazı özelliklerini tanımlayan ayrılmaz bir yasadır. Bir kara cismin radyasyon gücü yoğunluğunun sıcaklık indeksine bağımlılığını belirlemenizi sağlar.
Yasalara uymak
Işıyan ısı transferi yasaları Stefan-Boltzmann yasasına uyar. Isı iletimi ve taşınım yoluyla ısı transferinin yoğunluğu, sıcaklıkla orantılıdır. Isı akışındaki radyan enerji, sıcaklıkla dördüncü güce orantılıdır. Şuna benziyor:
q=σ A (T14 – T2 4).
Formülde, q ısı akısı, A vücudun enerji yayan yüzey alanı, T1 ve T2 sıcaklıkları yayan cisimler ve bu radyasyonu emen ortamdır.
Yukarıdaki ısı radyasyonu yasası, yalnızca kesinlikle siyah bir cisim (a.h.t.) tarafından oluşturulan ideal radyasyonu tam olarak tanımlar. Hayatta pratikte böyle bir beden yoktur. Ancak düz siyah yüzeyler A. Ch. T. Hafif cisimlerden gelen radyasyon nispeten zayıftır.
İdeallikten sapmayı hesaba katmak için tanıtılan bir emisyon faktörü vardır.miktarı Stefan-Boltzmann yasasını açıklayan ifadenin doğru bileşenine. Emisivite indeksi birden küçük bir değere eşittir. Düz siyah bir yüzey bu katsayıyı 0,98'e kadar getirebilirken metal bir ayna 0,05'i geçmeyecektir. Bu nedenle, siyah cisimler için absorbanslar yüksek, speküler cisimler için düşüktür.
Gri gövde hakkında (s.t.)
Isı transferinde genellikle gri cisim gibi bir terimden söz edilir. Bu nesne, dalga boyuna (frekansa) bağlı olmayan, birden küçük bir elektromanyetik radyasyon spektral tip absorpsiyon katsayısına sahip bir cisimdir.
Isı emisyonu, aynı sıcaklıktaki siyah bir cismin radyasyonunun spektral bileşimine göre aynıdır. Gri bir gövde, daha düşük bir enerji uyumluluğu göstergesiyle siyah olandan farklıdır. s.t.'nin spektral siyahlık düzeyine. dalga boyu etkilenmez. Görünür ışıkta kurum, kömür ve platin tozu (siyah) gri gövdeye yakındır.
Isı transferi bilgisinin uygulama alanları
Isı emisyonu sürekli olarak etrafımızda oluyor. Konut ve ofis binalarında, genellikle ısı radyasyonu ile uğraşan elektrikli ısıtıcılar bulabilirsiniz ve bunu bir spiralin kırmızımsı bir parıltısı şeklinde görüyoruz - bu tür ısı görünür olana aittir, kenarında "durur". kızılötesi spektrum.
Odayı ısıtmak aslında kızılötesi radyasyonun görünmez bir bileşeniyle meşgul. Gece görüş cihazı geçerlidirkaranlıkta iyi gezinmenizi sağlayan bir ısı radyasyonu kaynağı ve kızılötesi radyasyona duyarlı alıcılar.
Güneş Enerjisi
Güneş, haklı olarak termal nitelikteki en güçlü enerji yayıcıdır. Gezegenimizi yüz elli milyon kilometre uzaklıktan ısıtır. Uzun yıllardır ve dünyanın çeşitli yerlerinde bulunan çeşitli istasyonlar tarafından kaydedilen güneş radyasyonunun yoğunluğu yaklaşık olarak 1,37 W/m2'ye karşılık gelmektedir.
Dünya gezegenindeki yaşamın kaynağı olan güneş enerjisidir. Şu anda, birçok zihin onu kullanmanın en etkili yolunu bulmaya çalışmakla meşgul. Artık konut binalarını ısıtabilen ve günlük ihtiyaçlar için enerji sağlayabilen güneş panellerini biliyoruz.
Kapanışta
Özetlemek gerekirse, okuyucu artık radyant ısı transferini tanımlayabilir. Bu fenomeni yaşamda ve doğada tanımlayın. Radyan enerji, böyle bir fenomende iletilen enerji dalgasının ana özelliğidir ve listelenen formüller bunun nasıl hesaplanacağını gösterir. Genel durumda, sürecin kendisi Stefan-Boltzmann yasasına uyar ve doğasına bağlı olarak üç forma sahip olabilir: gelen radyasyonun akışı, kendi türündeki radyasyon ve yansıyan, soğurulan ve iletilen.
