De värmeöverföring genom ledning Den består av passage eller flöde av energi mellan två kroppar vid olika temperaturer, när de kommer i kontakt. Värme flyter från den varmare kroppen till den kallare, tills båda har samma temperatur. Det sägs då att systemet nådde termisk jämvikt.
Det är en frekvent värmeöverföringsmekanism i fasta ämnen, även om den också förekommer i stjärnor, som normalt är gasformiga. Emellertid är stjärnkärnorna som är avancerade i sin utveckling tillräckligt täta för att denna mekanism ska vara betydelsefull..
Artikelindex
Värmeöverföring genom ledning sker genom utbyte av energi mellan molekyler, atomer och elektroner. Medan utbytet sker, ger de mer energiska partiklarna en del av sin energi till de mindre energiska genom kollisionerna som sker mellan dem..
Till exempel i en kastrull som kommer att sättas på elden, oscillerar alla partiklar i materialet med en viss amplitud. Lågan värmer de som är närmast den, och de börjar vibrera snabbare, ökar sin svängningsamplitud och får energi..
En del av denna energi överförs till angränsande molekyler, vilket i sin tur ökar deras svängningsamplitud och också förvärvar energi gradvis. Och från dessa partiklar sprids en del av energin mot partiklarna längst bort från flamman.
Ökningar av partikelns svängningsamplitud översätter sig till en temperaturökning, som kan kännas med handen, om du kommer tillräckligt nära pannans metall, inklusive handtaget eller handtagen, därför är de alltid belagda med en isolator så att de kan hanteras utan att brinna.
Ledningsprocessens hastighet beror dock på materialet, eftersom vissa ämnen leder mycket bättre än andra..
I detta avseende är metaller definitivt utmärkta ledare för värme och elektricitet. De är bättre än trä och plast, eftersom deras atomer har minst en fri elektron i det yttersta skalet, som kan röra sig genom materialet och bära energi med sig..
Men överraskande är diamant den bästa värmeledaren där ute, men på grund av priset finns det inget annat alternativ än att nöja sig med metaller när det gäller praktiska tillämpningar..
Ny forskning tyder på att en förening av bor och arsenik möjligen är lika bra som diamant för att effektivt avleda värme.
För att ta reda på hur snabbt värme fortplantas genom ledning, överväga ett ark material med bredd L och lateral yta A. Vänster sida är i kontakt med en värmekälla (i rött) vid temperatur Th, medan den andra ytan ligger intill ett kallare föremål, av temperaturen Tc.
Värmen Q strömmar mellan ansikten, från den hetaste till den kallaste sidan, med tiden Δt. Experimentellt har man funnit att förändringshastigheten eller hastigheten med vilken värmen strömmar mellan ytorna är proportionell mot:
-Ansiktenas område A.
-Temperaturskillnaden ΔT mellan dem.
Och det är också omvänt proportionellt mot plattans tjocklek L. Matematiskt uttrycks det så här:
Proportionalitetskonstanten kallas värmeledningsförmåga k, Således:
Värmeledningsförmåga är en egenskap hos materialet. Beträffande enheterna närvarande mäts i det internationella systemet Q i joule (J), Δt i sekunder (s), därför förblir Q / Δt i J / s vilket motsvarar watt (W). I detta fall är värmeledningsförmåganheterna W / m ∙ ºC, om temperaturen mäts i grader Celsius eller W / m ∙ K vid användning av den absoluta skalan i kelvin.
Bra värmeledare har höga värden på k, framhäva metaller och diamanter.
Eftersom Q / Δt är kraft, om det betecknas med P har vi:
Nedan följer värmeledningsförmågan hos några kända ämnen som ofta används, i enheter i SI International System W / m ∙ K:
-Syntetisk diamant: 2000
-Silver: 429
-Guld: 317
-Koppar: 385
-Zink: 116
-Volfram: 174
-Luft: 0,024
Värmeöverföring genom ledning finns i många aspekter av vardagen:
Krukor, stekpannor och i allmänhet köksredskap av metall som stål har handtag av isoleringsmaterial. Detta minskar risken för brännskador när du hanterar dem medan de är i kontakt med lågan eller innehållet är varmt..
När du håller en träbit i ena handen och en metallbit i den andra märker du omedelbart att den är svalare att röra vid. Metaller, som förklarats ovan, är bra värmeledare, så värme flyter snabbare från handen till metallen än från handen till träet..
På detta sätt svalnar kontakten med metallen handen på den som håller den snabbare, och det känns därför kallare än trä, vilket inte är en lika bra ledare..
Nya omslag känns varmare än begagnade omslag, och det beror på att nya har mer luft inuti fibrerna och porerna. Ju mer luft inuti, desto bättre fungerar ett lock, eftersom luft är en mycket bra värmeisolator.
I många delar av världen där det är mycket kallt på vintern skyddas hus med värmeisolerande material så att interiören förblir bekvämare.
Till exempel finns det glasfiber, som innehåller utrymmen med luft inuti, som fungerar som en värmeisolator, vilket förhindrar att värme släpper ut..
Värmepumpar extraherar värme från maskiner genom att leda värme genom metallrör, från överhettade delar till kallare områden.
När ett metallföremål värms upp, svänger de ingående partiklarna med större amplitud och följden är att objektets dimensioner ökas.
Behållare som är avsedda att hålla maten i gott skick längre är gjorda av isolerande material så att värmen från utsidan inte sönderdelar maten.
Tvärsnittet av ett kopparblock har en yta på 20 cmtvå och längd 50 cm. En sida är vid 0 ° C och den andra vid 100 ° C. Beräkna hastigheten med vilken värme överförs.
Ekvationen härledd tidigare kommer att användas:
Från listan över ledningsförmåga är kopparens k = 400 W / m ∙ K, och även om temperaturerna i uttalandet är i grader Celsius är intervallet AT samma på båda skalorna:
AT = 100 K
Längden är L = 50 cm = 0,5 m och ytan är A = 20 cmtvå = 0,002 mtvå, Det återstår att ersätta värden i ekvationen:
Ingen har kommenterat den här artikeln än.