Pemindahan haba memandu (dengan contoh)

The Pemindahan haba memandu Ia terdiri daripada laluan atau aliran tenaga antara dua badan pada suhu yang berbeza, ketika mereka bersentuhan. Panas mengalir dari yang paling hangat ke yang paling sejuk, sehingga kedua -duanya berada pada suhu yang sama. Kemudian dikatakan bahawa sistem mencapai keseimbangan terma.

Ia adalah mekanisme penghantaran haba yang kerap dalam pepejal, walaupun ia juga berlaku di dalam bintang yang biasanya gas. Walau bagaimanapun, nukleus bintang maju dalam evolusi mereka cukup padat untuk menjadikan mekanisme ini penting.

[TOC]

Mekanisme memandu kalori

Pemindahan haba memandu berlaku melalui pertukaran tenaga antara molekul, atom dan elektron. Walaupun pertukaran berlaku, zarah -zarah yang paling banyak memberi sebahagian daripada tenaga mereka kepada tenaga paling sedikit melalui perlanggaran yang berlaku di antara mereka.

Haba dipindahkan oleh makanan ke makanan di kuali, juga mangga perkakas dilindungi dengan bahan penebat untuk mengelakkan luka bakar

Sebagai contoh, dalam periuk yang akan dibakar, semua zarah bahan berayun dengan amplitud tertentu. Api memanaskan yang lebih dekat, dan ini mula bergetar dengan lebih cepat, meningkatkan keluasan ayunan dan tenaga yang menang.

Sebahagian daripada tenaga ini dihantar ke molekul jiran, yang seterusnya meningkatkan keluasan ayunan mereka dan juga memperoleh tenaga secara progresif.  Dan zarah -zarah ini, sebahagian daripada tenaga merebak ke zarah paling jauh dari api.

Salah satu hujung bar dipanaskan dan tenaga dipindahkan antara molekul sehingga sampai ke hujung yang lain. Sumber: Wikimedia Commons.

Peningkatan amplitud ayunan zarah diterjemahkan ke dalam peningkatan suhu, yang boleh dirasakan dengan tangan anda, jika anda mendekati cukup ke logam periuk, termasuk pemegang atau pemegang, oleh itu mereka sentiasa dilindungi penebat, jadi bahawa mereka dapat dimanipulasi tanpa terbakar.

Boleh melayani anda: panas terpendam

Sekarang, kelajuan proses memandu bergantung kepada bahan, kerana beberapa bahan jauh lebih baik daripada yang lain.

Dalam hal ini, logam pasti konduktor haba dan elektrik yang sangat baik. Mereka lebih baik daripada kayu dan plastik, kerana atom mereka mempunyai sekurang -kurangnya satu elektron bebas di lapisan paling luar, yang dapat bergerak melalui bahan dan membawa tenaga dengan mereka.

Tetapi menghairankan, berlian adalah konduktor terma terbaik yang wujud, walaupun disebabkan oleh harganya, tidak ada alternatif lain untuk menyelesaikan logam ketika datang ke aplikasi praktikal.

Penyiasatan baru menunjukkan bahawa sebatian boron dan arsenik mungkin sebaik berlian untuk menembak haba dengan cekap.

Kelajuan memandu terma

Untuk mengetahui seberapa cepat haba yang disebarkan dengan memandu, pertimbangkan sekeping bahan yang luas dan kawasan sisi ke. Wajah kiri bersentuhan dengan sumber haba (merah) pada suhu t_h, Walaupun wajah yang lain bersebelahan dengan objek yang lebih sejuk, suhu t_c.

Bar di tengah -tengah dua sumber pada suhu yang berbeza. Aliran haba di antara kedua -dua belah dari sumber suhu tertinggi ke yang paling sejuk. Sumber: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Haba yang mengalir di antara wajah, dari sisi terpanas hingga yang paling sejuk, dalam masa Δt. Secara eksperimen didapati bahawa kadar pertukaran atau kelajuan yang mengalir haba antara muka adalah berkadar dengan:

-Kawasan A dari wajah.

-Perbezaan suhu Δt di antara mereka.

Dan ia juga berkadar songsang dengan ketebalan pinggan. Secara matematik ia dinyatakan seperti berikut:

Ia boleh melayani anda: Teori Negeri pegun: Sejarah, Penjelasan, Berita

Pemalar perkadaran dipanggil kekonduksian terma k, Oleh itu:

Kekonduksian terma adalah ciri bahan. Bagi unit -unit yang hadir, dalam sistem antarabangsa yang diukur dalam joules (j), ΔT dalam saat -saat, oleh itu q/ Δt kekal dalam j/ s yang bersamaan dengan watios (w). Dalam kes ini, unit kekonduksian terma adalah w/m ∙ ºC, jika suhu diukur dalam darjah Celsius atau w/m ∙ k apabila menggunakan skala mutlak di Kelvin.

Konduktor terma yang baik mempunyai nilai tinggi k, menonjolkan logam dan berlian.

Oleh kerana q/ Δt adalah kuasa, jika ia dilambangkan oleh p, ia adalah:

Kekonduksian haba dari beberapa bahan

Seterusnya, kekonduksian terma beberapa bahan yang sering digunakan, dalam unit sistem antarabangsa jika w/m ∙ k:

-Berlian sintetik: 2000
-Perak: 429
-Emas: 317
-Tembaga: 385
-Zink: 116
-Tungsten: 174
-Udara: 0.024

Contoh pemindahan haba memandu

Pemindahan haba memandu hadir dalam banyak cara kehidupan seharian:

Peralatan dapur

Pot, kuali dan secara umum peralatan memasak yang diperbuat daripada logam seperti keluli, mempunyai penebat bahan mangga. Ini mengurangkan risiko luka bakar apabila memanipulasi mereka semasa mereka bersentuhan dengan api atau kandungannya panas.

Logam dan kayu

Apabila sekeping kayu diadakan di satu tangan dan satu lagi logam di sisi lain, ia segera menyedari bahawa ini lebih sejuk ke sentuhan. Logam, seperti yang dijelaskan di atas, adalah pemacu haba yang baik, jadi haba mengalir lebih cepat dari tangan ke logam daripada tangan ke kayu.

Dengan cara ini bersentuhan dengan logam sejuk lebih cepat tangan orang -orang yang memegangnya, dan akibatnya ia terasa lebih sejuk daripada kayu, yang tidak begitu baik pemandu.

Ia dapat melayani anda: apakah pelepasan pelepasan? (Dengan contoh)

Selimut dan penutup

Penutup baru berasa lebih hangat daripada penutup yang digunakan, dan itu kerana yang baru mempunyai lebih banyak udara di dalam serat dan liang. Lebih banyak udara di dalam, lebih baik liputan berfungsi, kerana udara adalah penebat haba yang sangat baik.

Penebat untuk rumah

Di banyak bahagian dunia di mana ia sangat sejuk pada musim sejuk, rumah -rumah dilindungi dengan bahan penebat haba, sehingga pedalaman tetap lebih selesa.

Sebagai contoh, terdapat gentian kaca, yang mengandungi ruang udara di dalam, yang berfungsi sebagai penebat haba, menghalang haba dari melarikan diri.

Pam haba

Pam haba mengekstrak haba dari jentera yang memandu haba melalui saluran logam, dari bahagian yang terlalu panas ke kawasan yang lebih sejuk.

Peleburan haba dalam logam

Apabila objek logam dipanaskan, zarah konstituen berayun dengan amplitud yang lebih besar dan akibatnya ialah dimensi objek meningkat.

Bekas bahan penebat

Bekas yang ditakdirkan untuk menyimpan makanan dalam keadaan baik untuk lebih lama diperbuat daripada bahan penebat sehingga panas dari luar tidak memecah makanan.

Latihan diselesaikan

Bahagian silang blok tembaga mempunyai kawasan 20 cm² dan panjang 50 cm. Salah satu sisi adalah pada 0 0º C dan yang lain pada 100 º C. Hitung kadar yang haba ditransmisikan.

Penyelesaian

Persamaan yang ditolak sebelumnya akan digunakan:

Dari senarai pemandu, tembaga adalah k = 400 w/m ∙ k, dan walaupun suhu yang diberikan dalam pernyataan berada dalam darjah Celsius, selang ΔT adalah sama pada kedua -dua skala:

Δt = 100 k

Panjangnya ialah L = 50 cm = 0.5m dan kawasannya adalah = 20 cm² = 0.002 m², Ia tetap menggantikan nilai dalam persamaan:

 Rujukan

1. GiMbattista, a. 2010. Fizik. 2. Ed. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Konsep. 5th. Ed. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.
6. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill.