თერმული ენერგია არის ტერმინი, რომელსაც ვიყენებთ ობიექტში მოლეკულების აქტივობის დონის აღსაწერად. გაზრდილი აგზნება, ასე თუ ისე, დაკავშირებულია ტემპერატურის მატებასთან, ხოლო ცივ ობიექტებში ატომები გაცილებით ნელა მოძრაობენ.
თბოგადაცემის მაგალითები შეგიძლიათ ნახოთ ყველგან - ბუნებაში, ტექნოლოგიასა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
თბოგადაცემის მაგალითები
სითბოს გადაცემის ყველაზე დიდი მაგალითია მზე, რომელიც ათბობს პლანეტას დედამიწას და მასზე არსებულ ყველაფერს. ყოველდღიურ ცხოვრებაში, შეგიძლიათ იპოვოთ ბევრი მსგავსი ვარიანტი, მხოლოდ გაცილებით ნაკლებად გლობალური გაგებით. მაშ, რა არის სითბოს გადაცემის რამდენიმე მაგალითი ყოველდღიურ ცხოვრებაში?
აქ არის რამდენიმე მათგანი:
- გაზი ან ელექტრო ღუმელი და, მაგალითად, ტაფა კვერცხის შესაწვავად.
- საავტომობილო საწვავი, როგორიცაა ბენზინი, უზრუნველყოფს ძრავის თერმულ ენერგიას.
- მოყვება ტოსტერი პურის ნაჭერს სადღეგრძელოდ აქცევს. ის ასოცირდება გასხივოსნებასთანსადღეგრძელოს თერმული ენერგია, რომელიც პურს ტენს გამოაქვს და ხდის მას ხრაშუნას.
- ცხელი ჭიქა ორთქლზე მოხარშული კაკაო ათბობს ხელებს.
- ნებისმიერი ალი, ასანთის ცეცხლიდან დაწყებული ტყის მასიურ ხანძრამდე.
- როდესაც ყინული თავსდება ჭიქა წყალში, წყლის თერმული ენერგია დნება მას, ანუ წყალი თავად არის ენერგიის წყარო.
- რადიატორი ან გათბობის სისტემა თქვენს სახლში უზრუნველყოფს სითბოს ხანგრძლივი, ცივი ზამთრის თვეებში.
- ჩვეულებრივი ღუმელები კონვექციის წყაროა, რის შედეგადაც მათში მოთავსებული საკვები თბება და იწყება მომზადების პროცესი.
- სითბოს გადაცემის მაგალითები შეგიძლიათ ნახოთ საკუთარ სხეულში ყინულის ნაჭერის ხელში აღებით.
- თერმული ენერგია არის კატის შიგნითაც კი, რომელსაც შეუძლია პატრონის მუხლების გათბობა.
სითბო მოძრაობაა
სითბოს ნაკადები მუდმივ მოძრაობაშია. მათი გადაცემის ძირითად გზებს შეიძლება ეწოდოს კონვენცია, გამოსხივება და გამტარობა. მოდით შევხედოთ ამ ცნებებს უფრო დეტალურად.
რა არის გამტარობა?
შესაძლოა, ბევრმა არაერთხელ შენიშნა, რომ იმავე ოთახში იატაკის შეხების შეგრძნება შეიძლება სრულიად განსხვავებული იყოს. ხალიჩაზე სიარული სასიამოვნო და თბილია, მაგრამ თუ სააბაზანოში შიშველი ფეხებით შედიხართ, შესამჩნევი სიგრილე მაშინვე ხალისიანობის განცდას იძლევა. არა იქ, სადაც არის იატაკქვეშა გათბობა.
მაშ, რატომ იყინება კრამიტით დაფარული ზედაპირი? ეს ყველაფერი იმიტომთბოგამტარობა. ეს არის სითბოს გადაცემის სამი ტიპიდან ერთ-ერთი. როდესაც სხვადასხვა ტემპერატურის ორი ობიექტი ერთმანეთთან კონტაქტშია, მათ შორის თერმული ენერგია გაივლის. სითბოს გადაცემის მაგალითები ამ შემთხვევაში მოიცავს შემდეგს: ლითონის ფირფიტაზე დაჭერა, რომლის მეორე ბოლო სანთლის ცეცხლზეა მოთავსებული, დროთა განმავლობაში იგრძნობთ წვას და ტკივილს და იმ მომენტში, როდესაც რკინას შეეხებით. მდუღარე წყლის ქვაბის სახელური, შეგიძლიათ დაწვათ.
გამტარობის ფაქტორები
კარგი ან ცუდი გამტარობა დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე:
- მასალის ტიპი და ხარისხი, საიდანაც მზადდება ობიექტები.
- კონტაქტში მყოფი ორი ობიექტის ზედაპირის ფართობი.
- ტემპერატურული სხვაობა ორ ობიექტს შორის.
- საქონლის სისქე და ზომა.
განტოლების სახით ასე გამოიყურება: ობიექტზე სითბოს გადაცემის სიჩქარე უდრის იმ მასალის თბოგამტარობას, საიდანაც ობიექტი მზადდება, გამრავლებული ზედაპირის ფართობზე კონტაქტზე, გამრავლებული ტემპერატურის სხვაობაზე. ორ ობიექტს შორის და იყოფა მასალის სისქეზე. ეს მარტივია.
გამტარობის მაგალითები
სითბოს პირდაპირ გადაცემას ერთი ობიექტიდან მეორეზე გამტარობა ეწოდება, ხოლო ნივთიერებებს, რომლებიც კარგად ატარებენ სითბოს გამტარები. ზოგიერთი მასალა და ნივთიერება კარგად ვერ უმკლავდება ამ ამოცანას, მათ იზოლატორებს უწოდებენ. მათ შორისაა ხის, პლასტმასის, ბოჭკოვანი მინა და ჰაერიც კი. მოგეხსენებათ, იზოლატორები რეალურად არ აჩერებენ ნაკადს.სითბო, მაგრამ უბრალოდ შეანელეთ ის ამა თუ იმ გრადუსამდე.
კონვექცია
ამ ტიპის სითბოს გადაცემა, ისევე როგორც კონვექცია, ხდება ყველა სითხესა და აირში. სითბოს გადაცემის ასეთი მაგალითები შეგიძლიათ იპოვოთ ბუნებაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სითხის გაცხელებისას ფსკერზე მოლეკულები ენერგიას იძენენ და უფრო სწრაფად მოძრაობენ, რაც იწვევს სიმკვრივის დაქვეითებას. თბილი სითხის მოლეკულები იწყებენ მოძრაობას ზემოთ, ხოლო გამაგრილებელი (უფრო მკვრივი სითხე) იწყებს ჩაძირვას. მას შემდეგ, რაც მაგარი მოლეკულები ფსკერს მიაღწევენ, ისინი კვლავ იღებენ თავიანთ წილს ენერგიას და კვლავ მიისწრაფვიან ზევით. ციკლი გრძელდება მანამ, სანამ ბოლოში არის სითბოს წყარო.
ბუნებაში სითბოს გადაცემის მაგალითები შეიძლება მოვიყვანოთ შემდეგნაირად: სპეციალურად აღჭურვილი სანთურის დახმარებით, თბილი ჰაერი, რომელიც ავსებს ბუშტის სივრცეს, შეუძლია მთელი სტრუქტურის საკმარისად მაღალ სიმაღლეზე აყვანა. რომ თბილი ჰაერი უფრო მსუბუქია ვიდრე ცივი.
გამოსხივება
როცა ცეცხლის წინ ჯდები, მისგან გამომავალი სითბო გათბობს. იგივე ხდება, თუ ხელისგულს მიიტანთ ანთებულ ნათურთან შეხების გარეშე. თქვენ ასევე იგრძნობთ სითბოს. სითბოს გადაცემის ყველაზე დიდ მაგალითებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ბუნებაში მზის ენერგია ხელმძღვანელობს. ყოველ დღე მზის სითბო გადის 146 მილიონი კმ ცარიელ სივრცეში, მთელი გზა დედამიწამდე. ეს არის მამოძრავებელი ძალა სიცოცხლის ყველა ფორმისა და სისტემის უკან, რომელიც დღეს ჩვენს პლანეტაზე არსებობს. გადაცემის ამ რეჟიმის გარეშე ჩვენ დიდ უბედურებაში ვიქნებოდით და სამყარო ისეთივე არ იქნებოდა, როგორიც ჩვენ ვართ.ჩვენ ვიცნობთ მას.
გამოსხივება არის სითბოს გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებით, იქნება ეს რადიოტალღები, ინფრაწითელი, რენტგენის სხივები ან თუნდაც ხილული შუქი. ყველა ობიექტი ასხივებს და შთანთქავს გასხივოსნებულ ენერგიას, მათ შორის თავად ადამიანი, მაგრამ ყველა ობიექტი და ნივთიერება არ უმკლავდება ამ ამოცანას ერთნაირად კარგად. ყოველდღიურ ცხოვრებაში სითბოს გადაცემის მაგალითები შეიძლება ჩაითვალოს ჩვეულებრივი ანტენის გამოყენებით. როგორც წესი, ის, რაც კარგად ასხივებს, კარგად შთანთქავს. რაც შეეხება დედამიწას, ის ენერგიას მზისგან იღებს, შემდეგ კი კოსმოსში აბრუნებს. ამ რადიაციულ ენერგიას ხმელეთის რადიაციას უწოდებენ და ეს არის ის, რაც შესაძლებელს ხდის სიცოცხლეს პლანეტაზე.
თბოგადაცემის მაგალითები ბუნებაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ტექნოლოგიაში
ენერგიის გადაცემა, განსაკუთრებით თერმული, არის ყველა ინჟინრის შესწავლის ფუნდამენტური სფერო. რადიაცია დედამიწას საცხოვრებლად ხდის და უზრუნველყოფს განახლებად მზის ენერგიას. კონვექცია არის მექანიკის საფუძველი, პასუხისმგებელია ჰაერის ნაკადზე შენობებში და ჰაერის გაცვლაზე სახლებში. გამტარობა საშუალებას გაძლევთ გაათბოთ ქვაბი უბრალოდ ცეცხლზე დაყენებით.
სითბოს გადაცემის მრავალი მაგალითი ტექნოლოგიასა და ბუნებაში აშკარაა და გვხვდება მთელ მსოფლიოში. თითქმის ყველა მათგანი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, განსაკუთრებით მექანიკური ინჟინერიის სფეროში. მაგალითად, შენობის სავენტილაციო სისტემის დაპროექტებისას, ინჟინრები გამოთვლიან სითბოს გადაცემას მის გარშემო არსებული შენობიდან, ისევე როგორც შიდა სითბოს გადაცემას. გარდა ამისა, ისინი ირჩევენ მასალებს, რომლებიც ამცირებენ ან მაქსიმალურ სითბოს გადაცემას.ინდივიდუალური კომპონენტების მეშვეობით ეფექტურობის ოპტიმიზაციისთვის.
აორთქლება
როდესაც სითხის ატომები ან მოლეკულები (როგორიცაა წყალი) ექვემდებარება გაზის მნიშვნელოვან მოცულობას, ისინი სპონტანურად შედიან აირისებრ მდგომარეობაში ან აორთქლდებიან. ეს იმიტომ ხდება, რომ მოლეკულები მუდმივად მოძრაობენ სხვადასხვა მიმართულებით შემთხვევითი სიჩქარით და ეჯახებიან ერთმანეთს. ამ პროცესების დროს ზოგიერთი მათგანი იღებს საკმარის კინეტიკურ ენერგიას სითბოს წყაროსგან თავის მოსაგერიებლად.
თუმცა, ყველა მოლეკულას არ აქვს დრო, რომ აორთქლდეს და გახდეს წყლის ორთქლი. ყველაფერი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. ასე რომ, ჭიქაში წყალი უფრო ნელა აორთქლდება, ვიდრე გაზქურაზე გახურებულ ტაფაში. ადუღებული წყალი მნიშვნელოვნად ზრდის მოლეკულების ენერგიას, რაც თავის მხრივ აჩქარებს აორთქლების პროცესს.
ძირითადი ცნებები
- გამტარობა არის სითბოს გადაცემა ნივთიერების მეშვეობით ატომებთან ან მოლეკულებთან პირდაპირი კონტაქტით.
- კონვექცია არის სითბოს გადაცემა გაზის (როგორიცაა ჰაერი) ან სითხის (როგორიცაა წყალი) მიმოქცევაში.
- გამოსხივება არის სხვაობა შთანთქმისა და არეკლილი სითბოს რაოდენობას შორის. ეს უნარი დიდად არის დამოკიდებული ფერებზე, შავი ობიექტები უფრო მეტ სითბოს შთანთქავს, ვიდრე მსუბუქი ობიექტები.
- აორთქლება არის პროცესი, რომლის დროსაც თხევად მდგომარეობაში მყოფი ატომები ან მოლეკულები იღებენ საკმარის ენერგიას, რომ გახდნენ აირი ან ორთქლი.
- სათბურის აირები არის აირები, რომლებიც იჭერენ მზის სითბოს დედამიწის ატმოსფეროში და წარმოქმნიან სათბურის გაზს.ეფექტი. არსებობს ორი ძირითადი კატეგორია - წყლის ორთქლი და ნახშირორჟანგი.
- განახლებადი ენერგიის წყაროები შეუზღუდავი რესურსებია, რომლებიც სწრაფად და ბუნებრივად ივსება. ეს მოიცავს ბუნებაში და ტექნოლოგიაში სითბოს გადაცემის შემდეგ მაგალითებს: ქარები და მზის ენერგია.
- თერმული კონდუქტომეტრული არის სიჩქარე, რომლითაც მასალა გადასცემს თერმულ ენერგიას თავის მეშვეობით.
- თერმული წონასწორობა არის მდგომარეობა, როდესაც სისტემის ყველა ნაწილი ერთნაირი ტემპერატურის რეჟიმშია.
პრაქტიკული აპლიკაცია
ბუნებასა და ტექნოლოგიაში სითბოს გადაცემის მრავალი მაგალითი (სურათები ზემოთ) მიუთითებს იმაზე, რომ ეს პროცესები კარგად უნდა იყოს შესწავლილი და სასიკეთოდ. ინჟინრები იყენებენ თავიანთ ცოდნას სითბოს გადაცემის პრინციპების შესახებ, იკვლევენ ახალ ტექნოლოგიებს, რომლებიც დაკავშირებულია განახლებადი რესურსების გამოყენებასთან და ნაკლებად დამღუპველია გარემოსთვის. მთავარია იმის გაგება, რომ ენერგიის გადაცემა უსასრულო შესაძლებლობებს უხსნის საინჟინრო გადაწყვეტილებებს და სხვა.
