Termal enerji, bir nesnedeki moleküllerin aktivite seviyesini tanımlamak için kullandığımız terimdir. Artan uyarılma, şu ya da bu şekilde sıcaklıktaki bir artışla ilişkilidir, oysa soğuk nesnelerde atomlar çok daha yavaş hareket eder.
Isı transferinin örnekleri her yerde bulunabilir - doğada, teknolojide ve günlük yaşamda.
Isı transferi örnekleri
Isı transferinin en büyük örneği, Dünya gezegenini ve üzerindeki her şeyi ısıtan güneştir. Günlük yaşamda, yalnızca çok daha az küresel anlamda birçok benzer seçenek bulabilirsiniz. Peki, günlük hayatta ısı transferine dair bazı örnekler nelerdir?
İşte bunlardan bazıları:
- Gazlı veya elektrikli soba ve örneğin yumurta kızartmak için bir kızartma tavası.
- Benzin gibi otomotiv yakıtları motora termal enerji sağlar.
- Birlikte verilen ekmek kızartma makinesi, bir parça ekmeği tost haline getirir. radyant ile ilişkilidirEkmeğin içindeki nemi çeken ve çıtır çıtır yapan tost ekmeğinin termal enerjisi.
- Bir fincan sıcak kakao, elleri ısıtır.
- Kibrit alevlerinden devasa orman yangınlarına kadar her türlü alev.
- Bir bardak suya buz konulduğunda, sudaki termal enerji onu eritir, yani suyun kendisi bir enerji kaynağıdır.
- Evinizdeki radyatör veya ısıtma sistemi, uzun ve soğuk kış aylarında sıcaklık sağlar.
- Geleneksel fırınlar konveksiyon kaynaklarıdır, bunun sonucunda içine konan yiyecekler ısınır ve pişirme işlemi başlar.
- Elinize bir parça buz alarak kendi vücudunuzda ısı transferi örnekleri gözlemlenebilir.
- Termal enerji kedinin içinde bile vardır ve bu da sahibinin dizlerini ısıtabilir.
Isı harekettir
Isı akışları sürekli hareket halindedir. İletimlerinin ana yolları kongre, radyasyon ve iletim olarak adlandırılabilir. Bu kavramlara daha detaylı bakalım.
İletkenlik nedir?
Belki de birçok kişi aynı odada zemine dokunma hissinin tamamen farklı olabileceğini birden fazla kez fark etmiştir. Halı üzerinde yürümek güzel ve sıcaktır, ancak banyoya çıplak ayakla girilirse, gözle görülür bir serinlik hemen bir neşe hissi verir. Yerden ısıtmanın olduğu yerde değil.
Peki kiremitli yüzey neden donuyor? hepsi bu çünkütermal iletkenlik. Üç tür ısı transferinden biridir. Farklı sıcaklıklardaki iki nesne birbiriyle temas ettiğinde, aralarında termal enerji geçecektir. Bu durumdaki ısı transferine örnek olarak şunlar verilebilir: Diğer ucu mum alevinin üzerine konulan metal bir plakaya tutunarak zamanla yanma ve ağrı hissedebilirsiniz ve ütüye dokunduğunuz anda bir tencere kaynar su sapı, yanabilirsin.
İletkenlik faktörleri
İyi veya kötü iletkenlik birkaç faktöre bağlıdır:
- Nesnelerin yapıldığı malzemenin türü ve kalitesi.
- Temas halindeki iki nesnenin yüzey alanı.
- İki nesne arasındaki sıcaklık farkı.
- Öğelerin kalınlığı ve boyutu.
Denklem biçiminde şöyle görünür: Bir cisme ısı transferinin hızı cismin yapıldığı malzemenin ısıl iletkenliği çarpı temastaki yüzey alanı çarpı sıcaklık farkına eşittir iki nesne arasında ve malzemenin kalınlığına bölünür. Çok basit.
İletkenlik örnekleri
Isının bir nesneden diğerine doğrudan aktarımına iletim, ısıyı iyi ileten maddelere iletken denir. Bazı malzemeler ve maddeler bu görevle iyi başa çıkmaz, bunlara yalıtkan denir. Bunlara ahşap, plastik, fiberglas ve hatta hava dahildir. Bildiğiniz gibi izolatörler aslında akışı durdurmaz.ısıtın, ancak bir dereceye kadar yavaşlatın.
Konveksiyon
Bu tür ısı transferi, konveksiyon gibi, tüm sıvılarda ve gazlarda meydana gelir. Doğada ve günlük yaşamda bu tür ısı transferi örneklerini bulabilirsiniz. Sıvı ısındıkça alttaki moleküller enerji kazanır ve daha hızlı hareket eder, bu da yoğunluğun azalmasına neden olur. Soğutucu (daha yoğun sıvı) batmaya başlarken, ılık sıvı molekülleri yukarı doğru hareket etmeye başlar. Soğuk moleküller dibe ulaştıktan sonra tekrar enerji paylarını alırlar ve tekrar yukarıya yönelirler. Altta bir ısı kaynağı olduğu sürece döngü devam eder.
Doğadaki ısı transferine örnekler şu şekilde verilebilir: Özel donanımlı bir brülör yardımıyla sıcak hava, bir balonun boşluğunu doldurur, tüm yapıyı yeterince yüksek bir yüksekliğe çıkarabilir, mesele şudur: o sıcak hava soğuk havadan daha hafiftir.
Radyasyon
Bir ateşin önünde oturduğunuzda, ateşin yaydığı sıcaklıkla ısınırsınız. Avucunuzu yanan bir ampule dokunmadan getirirseniz de aynı şey olur. Ayrıca sıcak hissedeceksiniz. Günlük yaşamda ve doğada ısı transferinin en büyük örneklerine güneş enerjisi öncülük etmektedir. Güneşin ısısı her gün 146 milyon kilometrelik boş uzaydan geçerek Dünya'nın kendisine kadar ulaşır. Bugün gezegenimizde var olan tüm yaşam biçimlerinin ve sistemlerinin arkasındaki itici güçtür. Bu aktarım modu olmasaydı başımız büyük belada olurdu ve dünya bizim gibi olmazdı.onu tanıyoruz.
Radyasyon, radyo dalgaları, kızılötesi, x-ışınları ve hatta görünür ışık gibi elektromanyetik dalgalar kullanarak ısı transferidir. Tüm nesneler, kişinin kendisi de dahil olmak üzere radyan enerji yayar ve emer, ancak tüm nesneler ve maddeler bu görevle eşit derecede iyi başa çıkmaz. Günlük yaşamda ısı transferi örnekleri, geleneksel bir anten kullanılarak düşünülebilir. Kural olarak, iyi yayılan şey emmede de iyidir. Dünya'ya gelince, güneşten enerji alır ve sonra uzaya geri verir. Bu radyasyon enerjisine karasal radyasyon denir ve gezegende yaşamı mümkün kılan da budur.
Doğada, günlük yaşamda, teknolojide ısı transferi örnekleri
Enerjinin iletimi, özellikle termal, tüm mühendisler için temel bir çalışma alanıdır. Radyasyon Dünya'yı yaşanabilir kılar ve yenilenebilir güneş enerjisi sağlar. Konveksiyon, mekaniğin temelidir, binalarda hava akışından ve evlerde hava değişiminden sorumludur. İletkenlik, bir tencereyi basitçe ateşe vererek ısıtmanıza olanak tanır.
Teknolojide ve doğada ısı transferinin sayısız örneği açıktır ve dünyamızın her yerinde bulunur. Hemen hemen hepsi, özellikle makine mühendisliği alanında önemli bir rol oynamaktadır. Örneğin, bir binanın havalandırma sistemini tasarlarken mühendisler, bina içindeki ısı transferinin yanı sıra çevresindeki binadan gelen ısı transferini de hesaplarlar. Ayrıca ısı transferini en aza indiren veya en üst düzeye çıkaran malzemeleri seçerler.verimliliği optimize etmek için ayrı bileşenler aracılığıyla.
Buharlaşma
Bir sıvının (su gibi) atomları veya molekülleri önemli miktarda gaza maruz kaldıklarında, kendiliğinden gaz haline geçme veya buharlaşma eğilimi gösterirler. Bunun nedeni, moleküllerin sürekli olarak farklı yönlerde rastgele hızlarda hareket etmeleri ve birbirleriyle çarpışmalarıdır. Bu işlemler sırasında bazıları kendilerini ısı kaynağından uzaklaştırmaya yetecek kadar kinetik enerji alırlar.
Ancak, tüm moleküllerin buharlaşıp su buharı haline gelmek için zamanı yoktur. Her şey sıcaklığa bağlıdır. Bu nedenle, bir bardaktaki su, ocakta ısıtılan bir tavada olduğundan daha yavaş buharlaşacaktır. Kaynar su, moleküllerin enerjisini büyük ölçüde artırır ve bu da buharlaşma sürecini hızlandırır.
Temel kavramlar
- İletkenlik, atomların veya moleküllerin doğrudan teması yoluyla bir maddeden ısı transferidir.
- Konveksiyon, bir gazın (hava gibi) veya bir sıvının (su gibi) dolaşımı yoluyla ısı transferidir.
- Radyasyon, emilen ve yansıyan ısı miktarı arasındaki farktır. Bu yetenek büyük ölçüde renge bağlıdır, siyah nesneler hafif nesnelerden daha fazla ısı emer.
- Buharlaşma, sıvı haldeki atomların veya moleküllerin gaz veya buhar haline gelmek için yeterli enerjiyi kazanma sürecidir.
- Sera gazları, güneşin ısısını Dünya atmosferinde hapsederek bir sera gazı üreten gazlardır. Etki. İki ana kategori vardır - su buharı ve karbondioksit.
- Yenilenebilir enerji kaynakları, hızlı ve doğal olarak yenilenen sınırsız kaynaklardır. Bunlar, doğadaki ve teknolojideki ısı transferinin şu örneklerini içerir: rüzgarlar ve güneş enerjisi.
- Termal iletkenlik, bir malzemenin termal enerjiyi kendi içinden aktarma hızıdır.
- Termal denge, sistemin tüm parçalarının aynı sıcaklık rejiminde olduğu bir durumdur.
Pratik uygulama
Doğadaki ve teknolojideki çok sayıda ısı transferi örneği (yukarıdaki resimler), bu süreçlerin iyi çalışılması ve iyilik için kullanılması gerektiğini göstermektedir. Mühendisler, ısı transferi ilkeleri hakkındaki bilgilerini uygularlar, yenilenebilir kaynakların kullanımıyla ilişkili ve çevreye daha az zarar veren yeni teknolojileri araştırırlar. Anahtar, enerji transferinin mühendislik çözümleri ve daha fazlası için sonsuz olasılıklar açtığını anlamaktır.
