Словарь
излучение; конвекция; теплопроводность.
Главная сайта | В меню | Передача тепловой энергии
§ 9.4 Передача тепловой энергии
Содержание
Почему, сидя у костра, люди ощущают тепло?
Передача тепловой энергии от одного тела к другому осуществляется двумя способами (рис. 9.11). При первом способе передача тепловой энергии происходит посредством контакта двух тел с разным нагревом. При втором способе передача тепловой энергии происходит в ходе излучения, т. е. световыми (видимыми) и инфракрасными (невидимыми) лучами.
Рис. 9.11. Теплопередача: 1 — конвекция: 2 — теплопроводность; 3 — излучение
Существует два варианта контактной передачи тепловой энергии: конвекцией и теплопроводностью.
Передача тепла конвекцией происходит в газах или жидкостях и заключается в следующем. Слои молекул газа или жидкости очень подвижны. Те из них, что прилегают к нагретому телу или донцу, при соприкосновении с ними нагреваются и уносятся вверх. На их место приходят всё новые и новые слои молекулы. Касаясь уже холодных тел или стенок, они отдают им тепло и опускаются вниз. Такой перенос тепла от стенки к жидкости или газу, а также, наоборот, от жидкости или газа называют конвекционной теплоотдачей.
Передача тепла за счёт теплопроводности происходит в твёрдых телах. В нагреваемой части твёрдых тел молекулы начинают совершать сильные колебания. «Толкая » соседние молекулы, они заставляют и их также колебаться сильнее. Усиление колебаний молекул приводит к росту температуры. Тепло тем самым от одной части тела передаётся другой.
Разные вещества, из которых могут состоять твёрдые тела, обладают разной теплопроводностью.
Высокая теплопроводность у металлов, низкая у стекла, пластмасс, древесины, керамики. Самой низкой теплопроводностью обладают газы.
На производстве и в быту при использовании деталей или изделий, изготовленных из тех или иных материалов, учитывают их теплопроводность. Например, ручки для сковородок и кастрюль делают из древесины и пластмасс. Эти материалы очень плохо передают тепловую энергию. А вот днища и корпус посуды делают из металлов, обладающих очень хорошей теплопроводностью, например из меди, алюминия и их сплавов.
Свойство низкой теплопроводности газов используют для утепления. Например, зимняя одежда делается многослойной и содержит вату, синтепон, поролон или другие подобные материалы. В их структуре много воздуха, который обладает низкой теплопроводностью, и такая одежда хорошо сохраняет тепло.
Керамической ватой утепляют каменные и бетонные дома. При таком утеплении каменную кладку можно делать не такой толстой, как это было в старину. Многослойными делают и окна. В средних широтах и на Севере без таких окон пришлось бы постоянно сильно отапливать дома.
Передача тепловой энергии может происходить путём излучения молекулами нагретых тел видимых и невидимых лучей. Для передачи тепла этим способом уже не нужна материальная среда. Тепловая энергия с помощью излучения передаётся даже в космическом вакууме. В частности, так к нам в виде излучения приходит энергия от Солнца.
Профессии и производство
В сфере энергетики занято множество различных специалистов. Одной из самых распространённых профессий является инженер-энергетик. Такой специалист занимается разработкой и обслуживанием систем теплового и энергетического обеспечения. Инженер-энергетик оценивает необходимость замены того или оборудования и материалов, следит за правильной эксплуатацией энергетических установок, контролирует расход топлива и энергии.
Диспетчер энергосистемы обеспечивает безаварийную работу энергосистемы. Такой специалист всегда должен быть готов к экстренным действиям по стабилизации системы при возникновении проблем. Самый важный и ответственный этап работы диспетчера — ликвидация аварий, поэтому такой профессионал должен уметь в условиях ограниченного времени принять правильное решение и осуществить необходимые действия. При нормальном функционировании системы диспетчер наблюдает за её работой, осуществляет контроль всех её частей.
Проверьте себя:
1. Почему конвекция возможна только в жидкостях и газах?
2*. Почему древесина плохо проводит тепло посредством теплопроводности?
3. Почему у некоторых кастрюль и сковородок делают толстое днище?
* Подумайте, как может передаваться тепловая энергия в ртути: конвекцией, теплопроводностью или и тем и другим одновременно.
