Introduktion til varmeoverførsel: Hvordan fungerer varmeoverførsel?

Hvad er varme? Hvordan foregår varmeoverførsel? Hvad er virkningen på sagen, når varmen overføres fra en krop til en anden? Her er hvad du har brug for at vide:

Varmeoverførsel er en proces, hvor intern energi fra et stof overføres til et andet stof. Termodynamik er studiet af varmeoverførsel og de ændringer, der følger af det. En forståelse af varmeoverførsel er afgørende for at analysere a termodynamisk proces, såsom dem, der finder sted i varmemotorer og varmepumper.

Under den kinetiske teori er indre energi af et stof genereres fra bevægelse af individuelle atomer eller molekyler. Varmeenergi er den form for energi, der overfører denne energi fra et organ eller et system til et andet. Denne varmeoverførsel kan finde sted på flere måder:

• Ledning er, når varmen strømmer gennem et opvarmet fast stof gennem en varmestrøm bevæger sig gennem materialet. Du kan se ledning, når du opvarmer et brænderelement eller en metalstang, der går fra rødt varmt til hvidt varmt.
instagram viewer
• Konvektion er, når opvarmede partikler overfører varme til et andet stof, såsom at tilberede noget i kogende vand.
• Stråling er når varme overføres gennem elektromagnetiske bølger, f.eks. fra solen. Stråling kan overføre varme gennem tomrum, mens de to andre metoder kræver en form for stof-til-stof-kontakt for overførslen.

For at to stoffer kan påvirke hinanden, skal de være i termisk kontakt med hinanden. Hvis du lader din ovn være åben, mens den er tændt og står flere fødder foran den, er du i termisk kontakt med ovnen og kan føle varmen, den overfører til dig (ved konvektion gennem luften).

Normalt føler du selvfølgelig ikke varmen fra ovnen, når du er flere meter væk, og det er fordi ovnen har det termisk isolering at holde varmen inde i den og således forhindre termisk kontakt med ydersiden af ​​ovnen. Dette er selvfølgelig ikke perfekt, så hvis du står i nærheden, føler du noget varme fra ovnen.

Termisk ligevægt er, når to emner, der er i termisk kontakt, ikke længere overfører varme mellem dem.

Den grundlæggende virkning af varmeoverførsel er, at partiklerne af et stof kolliderer med partiklerne af et andet stof. Det mere energiske stof vil typisk miste intern energi (dvs. "køle ned"), mens det mindre energiske stof får intern energi (dvs. "varme op").

Den mest åbenlyse effekt af dette i vores daglige liv er en faseovergang, hvor et stof ændrer sig fra et sagen til en anden, sådan som issmeltning fra et fast stof til en væske, da det absorberer varme. Vandet indeholder mere indre energi (dvs. vandmolekylerne bevæger sig hurtigere rundt) end i isen.

Derudover gennemgår mange stoffer enten varmeudvidelse eller termisk sammentrækning når de vinder og mister intern energi. Vand (og andre væsker) udvides ofte, når det fryser, hvilket enhver, der har lagt en drink med en hætte i fryseren for længe har opdaget.

Det Varmekapacitet af et objekt hjælper med at definere, hvordan objektets temperatur reagerer på at absorbere eller transmittere varme. Varmekapacitet defineres som ændringen i varme divideret med ændringen i temperatur.

Varmeoverførsel styres af nogle grundlæggende principper, der er blevet kendt som termodynamiske love, der definerer, hvordan varmeoverførsel relateres til arbejde udført af et system og sætter nogle begrænsninger for, hvad det er muligt for et system at opnå.

Redigeret af Anne Marie Helmenstine, ph.d.