Energia termica è il termine che usiamo per descrivere il livello di attività delle molecole in un oggetto. Una maggiore eccitazione è, in un modo o nell' altro, associata ad un aumento della temperatura, mentre negli oggetti freddi gli atomi si muovono molto più lentamente.
Esempi di trasferimento di calore possono essere trovati ovunque - nella natura, nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni.
Esempi di trasferimento di calore
Il più grande esempio di trasferimento di calore è il sole, che riscalda il pianeta Terra e tutto ciò che si trova su di esso. Nella vita di tutti i giorni, puoi trovare molte opzioni simili, solo in un senso molto meno globale. Allora, quali sono alcuni esempi di trasferimento di calore nella vita di tutti i giorni?
Eccone alcuni:
- Fornello a gas o elettrico e, ad esempio, una padella per friggere le uova.
- I combustibili per autoveicoli come la benzina forniscono energia termica al motore.
- Il tostapane incluso trasforma un pezzo di pane in toast. È associato a radiantel'energia termica del pane tostato, che estrae l'umidità dal pane e lo rende croccante.
- Una tazza calda di cacao fumante scalda le mani.
- Qualsiasi fiamma, dai fiammiferi ai massicci incendi boschivi.
- Quando il ghiaccio viene messo in un bicchiere d'acqua, l'energia termica dell'acqua lo scioglie, cioè l'acqua stessa è una fonte di energia.
- Il radiatore o il sistema di riscaldamento della tua casa fornisce calore durante i lunghi e freddi mesi invernali.
- I forni tradizionali sono fonti di convezione, per cui il cibo che vi viene posto viene riscaldato e inizia il processo di cottura.
- Esempi di trasferimento di calore possono essere osservati nel tuo stesso corpo, prendendo un pezzo di ghiaccio in mano.
- L'energia termica è anche all'interno del gatto, che può scaldare le ginocchia del proprietario.
Il calore è movimento
I flussi di calore sono in costante movimento. Le modalità principali della loro trasmissione possono essere chiamate convenzione, radiazione e conduzione. Diamo un'occhiata a questi concetti in modo più dettagliato.
Cos'è la conduttività?
Forse, molti hanno notato più di una volta che nella stessa stanza le sensazioni toccando il pavimento possono essere completamente diverse. È bello e caldo camminare sul tappeto, ma se si entra in bagno a piedi nudi, una notevole freschezza dà subito una sensazione di allegria. Non dove c'è il riscaldamento a pavimento.
Allora perché la superficie piastrellata si congela? È tutto perchéconduttività termica. È uno dei tre tipi di trasferimento di calore. Ogni volta che due oggetti di diverse temperature sono in contatto tra loro, l'energia termica passerà tra di loro. Esempi di trasferimento di calore in questo caso includono: aggrapparsi a una piastra di metallo, l' altra estremità della quale è posta sopra la fiamma di una candela, nel tempo puoi sentire bruciore e dolore e nel momento in cui tocchi il ferro manico di una pentola di acqua bollente, puoi bruciarti.
Fattori di conducibilità
Una buona o una cattiva conduttività dipende da diversi fattori:
- Il tipo e la qualità del materiale di cui sono fatti gli oggetti.
- La superficie di due oggetti a contatto.
- Differenza di temperatura tra due oggetti.
- Spessore e dimensioni degli articoli.
In forma di equazione, si presenta così: La velocità di trasferimento del calore a un oggetto è uguale alla conduttività termica del materiale di cui è fatto l'oggetto, moltiplicata per l'area della superficie al contatto, moltiplicata per la differenza di temperatura tra i due oggetti, e diviso per lo spessore del materiale. È semplice.
Esempi di conducibilità
Il trasferimento diretto di calore da un oggetto all' altro è chiamato conduzione e le sostanze che conducono bene il calore sono chiamate conduttori. Alcuni materiali e sostanze non affrontano bene questo compito, sono chiamati isolanti. Questi includono legno, plastica, fibra di vetro e persino aria. Come sapete, gli isolatori in re altà non interrompono il flusso.riscaldare, ma semplicemente rallentarlo di un grado o dell' altro.
Convezione
Questo tipo di trasferimento di calore, come la convezione, si verifica in tutti i liquidi e gas. Puoi trovare tali esempi di trasferimento di calore in natura e nella vita di tutti i giorni. Quando il liquido si riscalda, le molecole sul fondo guadagnano energia e si muovono più velocemente, con conseguente diminuzione della densità. Le molecole del fluido caldo iniziano a muoversi verso l' alto mentre il refrigerante (il liquido più denso) inizia ad affondare. Dopo che le molecole fredde raggiungono il fondo, ricevono nuovamente la loro quota di energia e tendono nuovamente verso l' alto. Il ciclo continua finché c'è una fonte di calore nella parte inferiore.
Esempi di trasferimento di calore in natura possono essere forniti come segue: con l'aiuto di un bruciatore appositamente attrezzato, l'aria calda, riempiendo lo spazio di un pallone, può sollevare l'intera struttura ad un' altezza sufficientemente alta, il fatto è quell'aria calda è più leggera dell'aria fredda.
Radiazioni
Quando ti siedi davanti a un fuoco, sei riscaldato dal calore che emana da esso. La stessa cosa accade se avvicini il palmo della mano a una lampadina accesa senza toccarla. Ti sentirai anche caldo. I più grandi esempi di trasferimento di calore nella vita quotidiana e nella natura sono guidati dall'energia solare. Ogni giorno, il calore del sole attraversa 146 milioni di km di spazio vuoto fino alla Terra stessa. È la forza trainante dietro tutte le forme ei sistemi di vita che esistono oggi sul nostro pianeta. Senza questa modalità di trasmissione, saremmo in grossi guai e il mondo non sarebbe lo stesso che siamo.lo conosciamo.
La radiazione è il trasferimento di calore tramite onde elettromagnetiche, siano esse onde radio, infrarossi, raggi X o persino luce visibile. Tutti gli oggetti emettono e assorbono energia radiante, inclusa la persona stessa, ma non tutti gli oggetti e le sostanze affrontano questo compito ugualmente bene. Esempi di trasferimento di calore nella vita di tutti i giorni possono essere considerati utilizzando un'antenna convenzionale. Di norma, ciò che irradia bene è anche bravo ad assorbire. Quanto alla Terra, riceve energia dal sole e poi la restituisce allo spazio. Questa energia di radiazione è chiamata radiazione terrestre ed è ciò che rende possibile la vita sul pianeta.
Esempi di trasferimento di calore in natura, vita quotidiana, tecnologia
La trasmissione di energia, in particolare termica, è un'area di studio fondamentale per tutti gli ingegneri. Le radiazioni rendono abitabile la Terra e forniscono energia solare rinnovabile. La convezione è la base della meccanica, è responsabile del flusso d'aria negli edifici e del ricambio d'aria nelle case. La conducibilità ti consente di riscaldare una pentola semplicemente mettendola sul fuoco.
Numerosi esempi di trasferimento di calore nella tecnologia e nella natura sono ovvi e si trovano in tutto il mondo. Quasi tutti svolgono un ruolo importante, soprattutto nel campo dell'ingegneria meccanica. Ad esempio, durante la progettazione del sistema di ventilazione di un edificio, gli ingegneri calcolano il trasferimento di calore dall'edificio circostante, nonché il trasferimento di calore interno. Inoltre, selezionano materiali che riducono al minimo o massimizzano il trasferimento di calore.attraverso i singoli componenti per ottimizzare l'efficienza.
Evaporazione
Quando gli atomi o le molecole di un liquido (come l'acqua) sono esposti a un volume significativo di gas, tendono ad entrare spontaneamente in uno stato gassoso o ad evaporare. Questo perché le molecole si muovono costantemente in direzioni diverse a velocità casuali e si scontrano tra loro. Durante questi processi, alcuni di loro ricevono energia cinetica sufficiente per respingersi dalla fonte di calore.
Tuttavia, non tutte le molecole hanno il tempo di evaporare e diventare vapore acqueo. Tutto dipende dalla temperatura. Quindi, l'acqua in un bicchiere evaporerà più lentamente che in una padella riscaldata sul fornello. L'acqua bollente aumenta notevolmente l'energia delle molecole, che a sua volta accelera il processo di evaporazione.
Concetti di base
- La conduttività è il trasferimento di calore attraverso una sostanza per contatto diretto di atomi o molecole.
- La convezione è il trasferimento di calore attraverso la circolazione di un gas (come l'aria) o di un liquido (come l'acqua).
- La radiazione è la differenza tra la quantità di calore assorbita e quella riflessa. Questa capacità dipende fortemente dal colore, gli oggetti neri assorbono più calore degli oggetti leggeri.
- L'evaporazione è il processo mediante il quale atomi o molecole allo stato liquido ottengono energia sufficiente per diventare un gas o vapore.
- I gas serra sono gas che intrappolano il calore del sole nell'atmosfera terrestre, producendo un gas serra. Effetto. Esistono due categorie principali: vapore acqueo e anidride carbonica.
- Le fonti di energia rinnovabile sono risorse illimitate che si reintegrano in modo rapido e naturale. Questi includono i seguenti esempi di trasferimento di calore in natura e tecnologia: vento ed energia solare.
- La conduttività termica è la velocità con cui un materiale trasferisce energia termica attraverso se stesso.
- L'equilibrio termico è uno stato in cui tutte le parti del sistema si trovano nello stesso regime di temperatura.
Applicazione pratica
Numeri esempi di trasferimento di calore in natura e tecnologia (immagini sopra) indicano che questi processi dovrebbero essere ben studiati e serviti per sempre. Gli ingegneri applicano le loro conoscenze sui principi del trasferimento di calore, ricercano nuove tecnologie associate all'uso di risorse rinnovabili e meno distruttive per l'ambiente. La chiave è capire che il trasferimento di energia apre infinite possibilità per soluzioni ingegneristiche e altro ancora.
