აქ მკითხველი იპოვის ზოგად ინფორმაციას იმის შესახებ, თუ რა არის სითბოს გადაცემა და ასევე დეტალურად განიხილავს სხივური სითბოს გადაცემის ფენომენს, მის მორჩილებას გარკვეული კანონებისადმი, პროცესის თავისებურებებს, სითბოს ფორმულას, გამოყენებას. ადამიანის მიერ სითბოს გადაცემის და მისი ნაკადის ბუნებაში.
შესვლა თბოგაცვლაში
გასხივოსნებული სითბოს გადაცემის არსის გასაგებად, ჯერ უნდა გესმოდეთ მისი არსი და იცოდეთ რა არის ეს?
სითბოს გადაცემა არის შიდა ტიპის ენერგიის ინდექსის ცვლილება ობიექტზე ან საგანზე მუშაობის გარეშე და ასევე სხეულის მიერ შესრულებული სამუშაოს გარეშე. ასეთი პროცესი ყოველთვის კონკრეტული მიმართულებით მიმდინარეობს, კერძოდ: სითბო გადადის უფრო მაღალი ტემპერატურის ინდექსის მქონე სხეულიდან ქვედა სხეულზე. სხეულებს შორის ტემპერატურის გათანაბრებისას პროცესი ჩერდება და იგი ხორციელდება სითბოს გამტარობის, კონვექციისა და გამოსხივების დახმარებით.
- თერმული გამტარობა არის შინაგანი ენერგიის გადაცემის პროცესი სხეულის ერთი ფრაგმენტიდან მეორეზე ან სხეულებს შორის კონტაქტის დროს.
- კონვექცია არის სითბოს გადაცემის შედეგიენერგიის გადაცემა სითხის ან აირის ნაკადებთან ერთად.
- გამოსხივება ბუნებით ელექტრომაგნიტურია, რომელიც გამოიყოფა გარკვეული ტემპერატურის მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერების შინაგანი ენერგიის გამო.
სითბოს ფორმულა გაძლევთ საშუალებას გააკეთოთ გამოთვლები გადაცემული ენერგიის რაოდენობის დასადგენად, თუმცა გაზომილი მნიშვნელობები დამოკიდებულია მიმდინარე პროცესის ბუნებაზე:
- Q=cmΔt=სმ(t2 - t1) - გათბობა და გაგრილება;
- Q=მλ - კრისტალიზაცია და დნობა;
- Q=mr - ორთქლის კონდენსაცია, დუღილი და აორთქლება;
- Q=mq – საწვავის წვა.
ურთიერთობა სხეულსა და ტემპერატურას შორის
იმისათვის, რომ გაიგოთ რა არის გასხივოსნებული სითბოს გადაცემა, თქვენ უნდა იცოდეთ ფიზიკის ძირითადი კანონები ინფრაწითელი გამოსხივების შესახებ. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ნებისმიერი სხეული, რომლის ტემპერატურა ნულის ზემოთ აბსოლუტური თვალსაზრისით, ყოველთვის ასხივებს თერმულ ენერგიას. ის დევს ელექტრომაგნიტური ბუნების ტალღების ინფრაწითელ სპექტრში.
თუმცა, სხვადასხვა სხეულებს, რომლებსაც აქვთ იგივე ტემპერატურა, ექნებათ გასხივოსნებული ენერგიის გამოსხივების განსხვავებული უნარი. ეს მახასიათებელი დამოკიდებული იქნება სხვადასხვა ფაქტორებზე, როგორიცაა: სხეულის სტრუქტურა, ბუნება, ფორმა და ზედაპირის მდგომარეობა. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ბუნება ეხება ორმაგ, კორპუსკულარულ ტალღას. ელექტრომაგნიტური ტიპის ველს აქვს კვანტური ხასიათი და მისი კვანტები წარმოდგენილია ფოტონებით. ატომებთან ურთიერთქმედებისას, ფოტონები შეიწოვება და გადასცემს მათ ენერგიას ელექტრონებს, ფოტონი ქრება. ენერგიის მაჩვენებლის თერმული რყევაატომი მოლეკულაში იზრდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გამოსხივებული ენერგია გარდაიქმნება სითბოდ.
გამოსხივებული ენერგია ითვლება მთავარ სიდიდედ და აღინიშნება W ნიშნით, რომელიც იზომება ჯოულებში (J). რადიაციული ნაკადი გამოხატავს სიმძლავრის საშუალო მნიშვნელობას დროის მონაკვეთში, რომელიც ბევრად აღემატება რხევების პერიოდებს (დროის ერთეულის განმავლობაში გამოსხივებული ენერგია). ნაკადის მიერ გამოსხივებული ერთეული გამოიხატება ჯოულებში წამში (J/s), ვატი (W) ითვლება ზოგადად მიღებულ ვარიანტად.
შესავალი რადიაციული სითბოს გადაცემაში
ახლა მეტი ფენომენის შესახებ. რადიაციული სითბოს გადაცემა არის სითბოს გაცვლა, მისი გადაცემის პროცესი ერთი სხეულიდან მეორეზე, რომელსაც აქვს განსხვავებული ტემპერატურის ინდექსი. ხდება ინფრაწითელი გამოსხივების დახმარებით. ის ელექტრომაგნიტურია და დევს ელექტრომაგნიტური ბუნების ტალღის სპექტრის რაიონებში. ტალღის დიაპაზონი 0,77-დან 340 მკმ-მდეა. დიაპაზონი 340-დან 100 მკმ-მდე ითვლება გრძელტალღებად, 100-15 მკმ მიეკუთვნება საშუალო ტალღის დიაპაზონს და მოკლე ტალღის სიგრძე 15-დან 0,77 μm-მდე.
ინფრაწითელი სპექტრის მოკლე ტალღის ნაწილი ხილულ სინათლესთანაა, ხოლო ტალღების გრძელი ტალღის ნაწილი გადადის ულტრამოკლე რადიოტალღაში. ინფრაწითელი გამოსხივება ხასიათდება სწორხაზოვანი გავრცელებით, მას შეუძლია რეფრაქცია, ასახვა და პოლარიზაცია. შეუძლია შეაღწიოს მასალების მთელ რიგს, რომლებიც გაუმჭვირვალეა ხილული სინათლისთვის.
სხვა სიტყვებით, რადიაციული სითბოს გადაცემა შეიძლება დახასიათდეს, როგორც გადაცემასითბო ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის სახით, ხოლო პროცესი მიმდინარეობს ზედაპირებს შორის, რომლებიც ურთიერთგამოსხივების პროცესში არიან.
ინტენსივობის ინდექსი განისაზღვრება ზედაპირების ურთიერთგანლაგებით, სხეულების ემისიური და შთანთქმის უნარით. სხეულებს შორის რადიაციული სითბოს გადაცემა განსხვავდება კონვექციისა და სითბოს გამტარობის პროცესებისგან იმით, რომ სითბო შეიძლება გაიგზავნოს ვაკუუმში. ამ ფენომენის მსგავსება სხვებთან განპირობებულია სითბოს გადაცემით სხეულებს შორის სხვადასხვა ტემპერატურის ინდექსით.
რადიაციული ნაკადი
სხეულებს შორის სხივური სითბოს გადაცემას აქვს გამოსხივების გარკვეული რაოდენობა:
- შიდა რადიაციული ნაკადი - E, რომელიც დამოკიდებულია ტემპერატურის ინდექსზე T და სხეულის ოპტიკურ მახასიათებლებზე.
- შემთხვევითი გამოსხივების ნაკადები.
- შეწოვილი, არეკლილი და გადაცემული ტიპის რადიაციული ნაკადები. ჯამში, ისინი უდრის Epad.
გარემო, რომელშიც ხდება სითბოს გაცვლა, შეუძლია შთანთქოს რადიაცია და დანერგოს საკუთარი.
რადიაციული სითბოს გაცვლა სხეულების გარკვეულ რაოდენობას შორის აღწერილია ეფექტური გამოსხივების ნაკადით:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD.სხეულებს, ნებისმიერ ტემპერატურაზე, რომლებსაც აქვთ ინდიკატორები L=1, R=0 და O=0, ეწოდება "აბსოლუტურად შავი". ადამიანმა შექმნა „შავი რადიაციის“კონცეფცია. იგი შეესაბამება მისი ტემპერატურის მაჩვენებლებს სხეულის წონასწორობას. გამოსხივებული გამოსხივების ენერგია გამოითვლება საგნის ან ობიექტის ტემპერატურის გამოყენებით, სხეულის ბუნება ამაზე გავლენას არ ახდენს.
კანონების დაცვაბოლცმანი
ლუდვიგ ბოლცმანმა, რომელიც ცხოვრობდა ავსტრიის იმპერიის ტერიტორიაზე 1844-1906 წლებში, შექმნა შტეფან-ბოლცმანის კანონი. სწორედ მან აძლევდა საშუალებას ადამიანს უკეთ გაეგო სითბოს გაცვლის არსი და ემუშავა ინფორმაციასთან ერთად, გააუმჯობესა იგი წლების განმავლობაში. გაითვალისწინეთ მისი ფორმულირება.
შტეფან-ბოლცმანის კანონი არის განუყოფელი კანონი, რომელიც აღწერს აბსოლუტურად შავი სხეულების ზოგიერთ მახასიათებელს. ის საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ შავი სხეულის რადიაციული სიმძლავრის სიმკვრივის დამოკიდებულება მის ტემპერატურულ ინდექსზე.
კანონის დაცვა
გასხივოსნებული სითბოს გადაცემის კანონები ემორჩილება სტეფან-ბოლცმანის კანონს. სითბოს გამტარობისა და კონვექციის მეშვეობით სითბოს გადაცემის ინტენსივობის დონე ტემპერატურის პროპორციულია. სითბოს ნაკადში გამოსხივების ენერგია მეოთხე სიმძლავრის ტემპერატურის პროპორციულია. ასე გამოიყურება:
q=σ A (T14 – T2 4).
ფორმულაში q არის სითბოს ნაკადი, A არის სხეულის ზედაპირის ფართობი, რომელიც ასხივებს ენერგიას, T1 და T2 არის სხეულების გამოსხივების ტემპერატურა და გარემო, რომელიც შთანთქავს ამ გამოსხივებას.
სითბური გამოსხივების ზემოაღნიშნული კანონი ზუსტად აღწერს მხოლოდ იდეალურ გამოსხივებას, რომელსაც ქმნის აბსოლუტურად შავი სხეული (a.h.t.). ასეთი სხეულები ცხოვრებაში პრაქტიკულად არ არსებობს. თუმცა, ბრტყელი შავი ზედაპირები უახლოვდება A. Ch. T. მსუბუქი სხეულებიდან გამოსხივება შედარებით სუსტია.
შეყვანილია ემისიურობის ფაქტორი, რათა გაითვალისწინოს მრავალრიცხოვანი იდეალურობიდან გადახრებიოდენობით ს.ტ. სტეფან-ბოლცმანის კანონის ახსნილი გამოხატვის სწორ კომპონენტში. ემისიის ინდექსი უდრის ერთზე ნაკლებ მნიშვნელობას. ბრტყელ შავ ზედაპირს შეუძლია ეს კოეფიციენტი 0,98-მდე მიიყვანოს, ხოლო ლითონის სარკე 0,05-ს არ აღემატება. აქედან გამომდინარე, შთანთქმა მაღალია შავი სხეულებისთვის და დაბალი სპეკულარული სხეულებისთვის.
ნაცრისფერი სხეულის შესახებ (s.t.)
სითბოს გადაცემისას ხშირად მოიხსენიება ისეთი ტერმინი, როგორიცაა ნაცრისფერი სხეული. ეს ობიექტი არის სხეული, რომელსაც აქვს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმის სპექტრული კოეფიციენტი ერთზე ნაკლები, რომელიც არ არის დაფუძნებული ტალღის სიგრძეზე (სიხშირეზე).
სითბოს ემისია ერთნაირია იმავე ტემპერატურის მქონე შავი სხეულის გამოსხივების სპექტრული შემადგენლობის მიხედვით. ნაცრისფერი სხეული განსხვავდება შავისგან ენერგეტიკული თავსებადობის უფრო დაბალი მაჩვენებლით. სპექტრული სიშავის დონემდე ს.ტ. ტალღის სიგრძეზე გავლენას არ ახდენს. ხილულ შუქზე ჭვარტლი, ქვანახშირი და პლატინის ფხვნილი (შავი) ახლოსაა ნაცრისფერ სხეულთან.
თბოგადაცემის ცოდნის გამოყენების სფეროები
სითბოს ემისია მუდმივად ხდება ჩვენს ირგვლივ. საცხოვრებელ და საოფისე შენობებში ხშირად შეგიძლიათ იპოვოთ ელექტრო გამათბობლები, რომლებიც დაკავებულნი არიან სითბოს გამოსხივებით და ჩვენ ვხედავთ მას სპირალის მოწითალო ბზინვარების სახით - ასეთი სითბო ეკუთვნის ხილულს, ის "დგას" ზღვარზე. ინფრაწითელი სპექტრი.
ოთახის გათბობა, ფაქტობრივად, ჩართულია ინფრაწითელი გამოსხივების უხილავი კომპონენტით. მოქმედებს ღამის ხედვის მოწყობილობასითბოს გამოსხივების წყარო და ინფრაწითელი გამოსხივებისადმი მგრძნობიარე მიმღებები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ კარგად ნავიგაცია სიბნელეში.
მზის ენერგია
მზე სამართლიანად არის თერმული ბუნების ენერგიის ყველაზე ძლიერი გამომცემელი. ის ჩვენს პლანეტას ას ორმოცდაათი მილიონი კილომეტრის მანძილზე ათბობს. მზის გამოსხივების ინტენსივობა, რომელიც დაფიქსირდა მრავალი წლის განმავლობაში და დედამიწის სხვადასხვა ნაწილში მდებარე სხვადასხვა სადგურების მიერ, შეესაბამება დაახლოებით 1,37 ვტ/მ2..
ეს არის მზის ენერგია, რომელიც არის სიცოცხლის წყარო პლანეტა დედამიწაზე. ამჟამად, ბევრი გონება დაკავებულია მის გამოსაყენებლად ყველაზე ეფექტური ხერხის მოძებნით. ახლა ჩვენ ვიცით მზის პანელები, რომლებსაც შეუძლიათ გაათბონ საცხოვრებელი კორპუსები და უზრუნველყონ ენერგია ყოველდღიური საჭიროებისთვის.
დახურვისას
შეჯამებით, მკითხველს ახლა შეუძლია განსაზღვროს სხივური სითბოს გადაცემა. აღწერეთ ეს ფენომენი ცხოვრებაში და ბუნებაში. გასხივოსნებული ენერგია გადაცემული ენერგეტიკული ტალღის მთავარი მახასიათებელია ასეთ ფენომენში და ჩამოთვლილი ფორმულები აჩვენებს, თუ როგორ გამოვთვალოთ იგი. ზოგადად, პროცესი ემორჩილება შტეფან-ბოლცმანის კანონს და შეიძლება ჰქონდეს სამი ფორმა, მისი ბუნებიდან გამომდინარე: ინციდენტის გამოსხივების ნაკადი, საკუთარი ტიპის გამოსხივება და არეკლილი, შთანთქმული და გადაცემული..
