მოდით ვისაუბროთ რა არის სითბოს გადაცემა. ეს ტერმინი ეხება მატერიაში ენერგიის გადაცემის პროცესს. მას ახასიათებს რთული მექანიზმი, რომელიც აღწერილია სითბოს განტოლებით.
სითბოს გადაცემის სახეობები
როგორ არის კლასიფიცირებული სითბოს გადაცემა? სითბოს გამტარობა, კონვექცია, გამოსხივება არის ენერგიის გადაცემის სამი რეჟიმი, რომელიც არსებობს ბუნებაში.
თითოეულ მათგანს აქვს თავისი გამორჩეული მახასიათებლები, მახასიათებლები, აპლიკაციები ტექნოლოგიაში.
თერმული კონდუქტომეტრული
სითბოს რაოდენობა გაგებულია, როგორც მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ჯამი. როდესაც ისინი ერთმანეთს ეჯახებიან, მათ შეუძლიათ სითბოს ნაწილი ცივ ნაწილაკებზე გადაიტანონ. თბოგამტარობა მაქსიმალურად ვლინდება მყარ სხეულებში, ნაკლებად დამახასიათებელია სითხეებისთვის, აბსოლუტურად არ არის დამახასიათებელი აირისებრი ნივთიერებებისთვის.
როგორც მაგალითი, რომელიც ადასტურებს მყარი ნივთიერებების უნარს გადაიტანონ სითბო ერთი ადგილიდან მეორეზე, განიხილეთ შემდეგი ექსპერიმენტი.
თუ ლითონის ღილებს დაამაგრებთ ფოლადის მავთულზე, შემდეგ მავთულის ბოლო მიიტანეთ ანთებულ სპირტიან ნათურამდე, თანდათან ღილები დაიწყებს მისგან ცვენას. როდესაც თბება, მოლეკულები იწყებენ მოძრაობას უფრო სწრაფი სიჩქარით, უფრო ხშირადერთმანეთს ეჯახება. სწორედ ეს ნაწილაკები აძლევს ენერგიას და სითბოს ცივ რეგიონებს. თუ სითხეები და აირები არ უზრუნველყოფენ სითბოს საკმარისად სწრაფ გადინებას, ეს იწვევს ცხელ რეგიონში ტემპერატურის გრადიენტის მკვეთრ ზრდას.
სითბო გამოსხივება
კითხვაზე, თუ რა სახის სითბოს გადაცემას ახლავს ენერგიის გადაცემა, აუცილებელია აღვნიშნოთ ეს კონკრეტული მეთოდი. სხივური გადაცემა გულისხმობს ენერგიის გადაცემას ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით. ეს ვარიანტი შეინიშნება 4000 K ტემპერატურაზე და აღწერილია სითბოს გამტარობის განტოლებით. შთანთქმის კოეფიციენტი დამოკიდებულია გარკვეული აირის ქიმიურ შემადგენლობაზე, ტემპერატურაზე, სიმკვრივეზე.
ჰაერის სითბოს გადაცემას აქვს გარკვეული ზღვარი, ენერგიის ნაკადის მატებასთან ერთად იზრდება ტემპერატურის გრადიენტი, იზრდება შთანთქმის კოეფიციენტი. მას შემდეგ, რაც ტემპერატურის გრადიენტის მნიშვნელობა გადააჭარბებს ადიაბატურ გრადიენტს, მოხდება კონვექცია.
რა არის სითბოს გადაცემა? ეს არის ენერგიის გადაცემის ფიზიკური პროცესი ცხელი ობიექტიდან ცივზე პირდაპირი კონტაქტით ან დანაყოფის მეშვეობით, რომელიც გამოყოფს მასალებს.
თუ ერთი და იგივე სისტემის სხეულებს აქვთ განსხვავებული ტემპერატურა, მაშინ ენერგიის გადაცემის პროცესი ხდება მათ შორის თერმოდინამიკური წონასწორობის დამყარებამდე.
თბოგადაცემის ფუნქციები
რა არის სითბოს გადაცემა? რა არის ამ ფენომენის თავისებურებები? თქვენ არ შეგიძლიათ მთლიანად შეაჩეროთ, შეგიძლიათ მხოლოდშეამციროს მისი სიჩქარე? გამოიყენება თუ არა სითბოს გადაცემა ბუნებაში და ტექნოლოგიაში? ეს არის სითბოს გადაცემა, რომელიც თან ახლავს და ახასიათებს ბევრ ბუნებრივ მოვლენას: პლანეტების და ვარსკვლავების ევოლუციას, მეტეოროლოგიურ პროცესებს ჩვენი პლანეტის ზედაპირზე. მაგალითად, მასის გაცვლასთან ერთად, სითბოს გადაცემის პროცესი საშუალებას გაძლევთ გაანალიზოთ აორთქლების გაგრილება, გაშრობა, დიფუზია. იგი ხორციელდება თერმული ენერგიის ორ მატარებელს შორის მყარი კედლის მეშვეობით, რომელიც მოქმედებს როგორც შუამავალი სხეულებს შორის.
თბოგადაცემა ბუნებაში და ტექნოლოგიაში არის ინდივიდუალური სხეულის მდგომარეობის დახასიათების გზა, თერმოდინამიკური სისტემის თვისებების ანალიზი.
ფურიეს კანონი
მას უწოდებენ სითბოს გამტარობის კანონს, რადგან ის აკავშირებს სითბოს დაკარგვის მთლიან ძალას, ტემპერატურის განსხვავებას პარალელეპიპედის განივი კვეთის ფართობთან, მის სიგრძესთან და ასევე თბოგამტარობის კოეფიციენტთან. მაგალითად, ვაკუუმისთვის, ეს მაჩვენებელი თითქმის ნულის ტოლია. ამ ფენომენის მიზეზი არის მატერიალური ნაწილაკების მინიმალური კონცენტრაცია ვაკუუმში, რომელსაც შეუძლია სითბოს გადატანა. მიუხედავად ამ მახასიათებლისა, ვაკუუმში არის ენერგიის გადაცემის ვარიანტი გამოსხივებით. განვიხილოთ სითბოს გადაცემის გამოყენება თერმოსის საფუძველზე. მისი კედლები გაორმაგებულია ასახვის პროცესის გაზრდის მიზნით. მათ შორის ჰაერი ამოტუმბავს, რაც ამცირებს სითბოს დაკარგვას.
კონვექცია
პასუხეთ კითხვაზე რა არის სითბოს გადაცემა, განიხილეთ სითხეებში სითბოს გადაცემის პროცესიან გაზებში სპონტანური ან იძულებითი შერევით. იძულებითი კონვექციის შემთხვევაში მატერიის მოძრაობა გამოწვეულია გარე ძალების მოქმედებით: ვენტილატორის პირები, ტუმბო. მსგავსი ვარიანტი გამოიყენება სიტუაციებში, როდესაც ბუნებრივი კონვექცია არ არის ეფექტური.
ბუნებრივი პროცესი შეინიშნება იმ შემთხვევებში, როდესაც არათანაბარი გაცხელებით თბება ნივთიერების ქვედა ფენები. მათი სიმჭიდროვე მცირდება, ისინი მაღლა იწევენ. ზედა ფენები, პირიქით, კლებულობს, მძიმდება და იძირება. გარდა ამისა, პროცესი რამდენჯერმე მეორდება და შერევის დროს შეინიშნება მორევების სტრუქტურაში თვითორგანიზება, კონვექციური უჯრედებიდან წარმოიქმნება რეგულარული გისოსები.
ბუნებრივი კონვექციის გამო წარმოიქმნება ღრუბლები, მოდის ნალექები და მოძრაობს ტექტონიკური ფილები. მზეზე კონვექციის შედეგად წარმოიქმნება გრანულები.
თბოგადაცემის სწორად გამოყენება უზრუნველყოფს სითბოს მინიმალურ დაკარგვას, მაქსიმალურ მოხმარებას.
კონვექციის არსი
კონვექციის ასახსნელად შეგიძლიათ გამოიყენოთ არქიმედეს კანონი, ასევე მყარი და სითხეების თერმული გაფართოება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად სითხის მოცულობა იზრდება და სიმკვრივე მცირდება. არქიმედეს ძალის გავლენით მსუბუქი (გახურებული) სითხე მიისწრაფვის ზევით და ცივი (მკვრივი) ფენები იშლება, თანდათან თბება.
როდესაც სითხე ზემოდან თბება, თბილი სითხე თავდაპირველ მდგომარეობაში რჩება, ამიტომ კონვექცია არ შეინიშნება. ასე მუშაობს ციკლისითხე, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გადატანა თბილი ადგილებიდან ცივ ადგილებში. გაზებში კონვექცია ხდება მსგავსი მექანიზმის მიხედვით.
თერმოდინამიკური თვალსაზრისით, კონვექცია განიხილება, როგორც სითბოს გადაცემის ვარიანტი, რომელშიც შინაგანი ენერგიის გადაცემა ხდება არათანაბრად გაცხელებული ნივთიერებების ცალკეული ნაკადებით. მსგავსი ფენომენი ხდება ბუნებაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მაგალითად, გათბობის რადიატორები დამონტაჟებულია იატაკიდან მინიმალურ სიმაღლეზე, ფანჯრის რაფასთან.
ცივი ჰაერი თბება ბატარეით, შემდეგ თანდათან აწვება მაღლა, სადაც ის ერევა ფანჯრიდან ჩამომავალ ცივ ჰაერის მასებს. კონვექცია იწვევს ოთახში ერთიანი ტემპერატურის დამყარებას.
ატმოსფერული კონვექციის გავრცელებულ მაგალითებს შორის არის ქარები: მუსონები, ნიავი. ჰაერი, რომელიც თბება დედამიწის ზოგიერთ ფრაგმენტზე, კლებულობს სხვებზე, რის შედეგადაც ის ცირკულირებს, გადადის ტენიანობა და ენერგია.
ბუნებრივი კონვექციის მახასიათებლები
მასზე გავლენას ახდენს ერთდროულად რამდენიმე ფაქტორი. მაგალითად, ბუნებრივი კონვექციის სიჩქარეზე გავლენას ახდენს დედამიწის ყოველდღიური მოძრაობა, ზღვის დინებები და ზედაპირის ტოპოგრაფია. სწორედ კონვექციაა ვულკანის კრატერებიდან და კვამლის მილებიდან გასვლის, მთების წარმოქმნის, სხვადასხვა ფრინველების აფრენის საფუძველი.
დასკვნაში
თერმული გამოსხივება არის ელექტრომაგნიტური პროცესი უწყვეტი სპექტრით, რომელსაც ასხივებს მატერია, ხდება შინაგანი ენერგიის გამო. თერმული გამოსხივების გამოთვლების განსახორციელებლად, ქფიზიკა იყენებს შავი სხეულის მოდელს. აღწერეთ თერმული გამოსხივება სტეფან-ბოლცმანის კანონის გამოყენებით. ასეთი სხეულის რადიაციული სიმძლავრე პირდაპირპროპორციულია სხეულის ზედაპირის ფართობსა და ტემპერატურაზე, აღებული მეოთხე ხარისხზე.
თბოგამტარობა შესაძლებელია ნებისმიერ სხეულში, რომელსაც აქვს ტემპერატურის არათანაბარი განაწილება. ფენომენის არსი არის მოლეკულების და ატომების კინეტიკური ენერგიის ცვლილება, რომელიც განსაზღვრავს სხეულის ტემპერატურას. ზოგიერთ შემთხვევაში, თბოგამტარობა განიხილება გარკვეული ნივთიერების რაოდენობრივ უნარად, გაატაროს სითბო.
თერმული ენერგიის გაცვლის ფართომასშტაბიანი პროცესები არ შემოიფარგლება მზის გამოსხივებით დედამიწის ზედაპირის გათბობით.
მიწის ატმოსფეროში მძიმე კონვექციური დინებები ხასიათდება ამინდის პირობების ცვლილებით მთელ პლანეტაზე. ატმოსფეროში ტემპერატურული განსხვავებებით პოლარულ და ეკვატორულ რეგიონებს შორის წარმოიქმნება კონვექციური ნაკადები: რეაქტიული ნაკადები, სავაჭრო ქარები, ცივი და თბილი ფრონტები.
სითბოს გადატანა დედამიწის ბირთვიდან ზედაპირზე იწვევს ვულკანურ ამოფრქვევებს, გეიზერების წარმოქმნას. ბევრ რეგიონში გეოთერმული ენერგია გამოიყენება ელექტროენერგიის, გათბობის საცხოვრებელი და სამრეწველო შენობების წარმოებისთვის.
ეს არის სითბო, რომელიც ხდება მრავალი წარმოების ტექნოლოგიების სავალდებულო მონაწილე. მაგალითად, ლითონების დამუშავება და დნობა, საკვების წარმოება, ნავთობის გადამუშავება, ძრავების მუშაობა - ეს ყველაფერი მხოლოდ თერმული ენერგიის თანდასწრებით ხორციელდება.
