İstilik ötürmə növləri: istilik ötürmə əmsalı

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Hər hansı maddi cismin istilik kimi bir xüsusiyyəti var ki, o, artıb azala bilir. İstilik maddi maddə deyil: maddənin daxili enerjisinin bir hissəsi kimi molekulların hərəkəti və qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranır. Fərqli maddələrin istiliyi fərqli ola biləcəyi üçün istiliyi daha isti maddədən daha az istilik olan bir maddəyə ötürmə prosesi var. Bu proses istilik ötürülməsi adlanır. Biz bu məqalədə istilik ötürmənin əsas növlərini və onların fəaliyyət mexanizmlərini nəzərdən keçirəcəyik.

İstilik ötürmənin təyini

İstilik ötürülməsi və ya temperaturun ötürülməsi prosesi həm maddənin daxilində, həm də bir maddədən digərinə baş verə bilər. Eyni zamanda, istilik ötürülməsinin intensivliyi əsasən maddənin fiziki xüsusiyyətlərindən, maddələrin temperaturundan (istilik ötürülməsində bir neçə maddə iştirak edirsə) və fizika qanunlarından asılıdır. İstilik ötürülməsi həmişə birtərəfli şəkildə davam edən bir prosesdir. İstilik ötürmənin əsas prinsipi ondan ibarətdir ki, ən isti cisim həmişə daha aşağı temperaturlu cismə istilik verir. Məsələn, p altar ütüləyərkən, isti ütüşalvara istilik verir, əksinə deyil. İstilik ötürülməsi kosmosda istiliyin dönməz paylanmasını xarakterizə edən zamandan asılı bir hadisədir.

İstilik ötürmə mexanizmləri

Maddələrin istilik qarşılıqlı təsir mexanizmləri müxtəlif formalarda ola bilər. Təbiətdə üç növ istilik ötürülməsi var:

1. İstilik keçiriciliyi bədənin bir hissəsindən digərinə və ya digər obyektə molekullararası istilik ötürmə mexanizmidir. Mülkiyyət nəzərdən keçirilən maddələrdə temperaturun qeyri-bərabərliyinə əsaslanır.
2. Konveksiya - maye mühit (maye, hava) arasında istilik mübadiləsi.
3. Radiasiya hərəkəti qızdırılan və qızdırılan cisimlərdən (mənbələrdən) daimi spektrə malik elektromaqnit dalğaları şəklində enerjisi hesabına istiliyin ötürülməsidir.

Sadalanan istilik ötürmə növlərini daha ətraflı nəzərdən keçirək.

İstilik keçiriciliyi

Ən çox istilik keçiriciliyi bərk cisimlərdə müşahidə olunur. Əgər hər hansı bir faktorun təsiri altında eyni maddədə müxtəlif temperaturlu sahələr yaranarsa, daha isti ərazidən istilik enerjisi soyuq yerə keçir. Bəzi hallarda bu fenomen hətta vizual olaraq müşahidə edilə bilər. Məsələn, bir metal çubuq, məsələn, iynə götürsək və onu odda qızdırsaq, bir müddət sonra istilik enerjisinin iynə vasitəsilə necə ötürüldüyünü, müəyyən bir sahədə parıltı əmələ gətirdiyini görərik. Eyni zamanda, temperaturun daha yüksək olduğu yerdə parıltı daha parlaq olur və əksinə, t-nin aşağı olduğu yerdə daha qaranlıq olur. İstilik keçiriciliyi iki bədən arasında da müşahidə oluna bilər (bir fincan isti çay və əl)

İstilik axınının ötürülməsinin intensivliyi bir çox amillərdən asılıdır ki, onların nisbəti fransız riyaziyyatçısı Furye tərəfindən aşkar edilmişdir. Bu amillərə ilk növbədə temperatur qradiyenti (çubuğun uclarındakı temperatur fərqinin bir ucundan digərinə olan məsafəyə nisbəti), bədənin kəsişmə sahəsi və istilik keçiricilik əmsalı (bütün maddələr üçün fərqlidir, lakin ən yüksək metallarda müşahidə olunur). İstilik keçiriciliyinin ən əhəmiyyətli əmsalı mis və alüminiumda müşahidə olunur. Təəccüblü deyil ki, bu iki metal daha çox elektrik naqillərinin istehsalında istifadə olunur. Furye qanununa əsasən, istilik axını bu parametrlərdən birini dəyişdirməklə artırıla və ya azalda bilər.

İstilik ötürmənin konveksiya növləri

Əsasən qazlar və mayelər üçün xarakterik olan konveksiya iki komponentə malikdir: molekullararası istilik keçiriciliyi və mühitin hərəkəti (paylanması). Konveksiyanın təsir mexanizmi aşağıdakı kimi baş verir: maye maddənin temperaturunun artması ilə onun molekulları daha aktiv hərəkət etməyə başlayır və məkan məhdudiyyətləri olmadıqda maddənin həcmi artır. Bu prosesin nəticəsi maddənin sıxlığının azalması və yuxarıya doğru hərəkəti olacaqdır. Konveksiyaya parlaq nümunə radiator tərəfindən qızdırılan havanın batareyadan tavana hərəkətidir.

İstilik ötürülməsinin sərbəst və məcburi konvektiv növlərini fərqləndirin. Sərbəst tipdə istilik ötürülməsi və kütlə hərəkəti maddənin heterojenliyinə görə baş verir, yəni isti maye soyuq təbii səthdən yuxarı qalxır.xarici qüvvələrin təsirinə məruz qalmadan (məsələn, mərkəzi isitmə ilə otağı qızdırmaq). Məcburi konveksiya ilə kütlənin hərəkəti xarici qüvvələrin təsiri altında baş verir, məsələn, çayı qaşıqla qarışdırmaq.

Radiant istilik ötürülməsi

Radiant və ya radiasiyalı istilik ötürülməsi başqa cisim və ya maddə ilə təmas etmədən baş verə bilər, buna görə də hətta havasız məkanda (vakuum) mümkündür. Radiativ istilik ötürülməsi az və ya çox dərəcədə bütün cisimlərə xasdır və davamlı spektrli elektromaqnit dalğaları şəklində özünü göstərir. Bunun bariz nümunəsi günəşdir. Fəaliyyət mexanizmi belədir: bədən davamlı olaraq onu əhatə edən məkana müəyyən miqdarda istilik yayır. Bu enerji başqa cismə və ya maddəyə dəydikdə onun bir hissəsi udulur, ikinci hissəsi oradan keçir, üçüncü hissəsi isə ətraf mühitə əks olunur. İstənilən cisim həm istilik yaya, həm də uda bilər, qaranlıq maddələr isə işıqdan daha çox istiliyi udmaq qabiliyyətinə malikdir.

Kombinə edilmiş istilik ötürmə mexanizmləri

Təbiətdə istilik ötürmə proseslərinin növləri nadir hallarda ayrıca tapılır. Daha tez-tez onları birlikdə görmək olar. Termodinamikada bu birləşmələrin hətta adları var, məsələn, istilik keçiriciliyi + konveksiya konvektiv istilik ötürülməsi, istilik keçiriciliyi + istilik şüalanması isə radiasiya keçirici istilik ötürülməsi adlanır. Bundan əlavə, istilik ötürmənin belə birləşmiş növləri var:

• İstilik yayılması -qaz və ya maye ilə bərk cisim arasında istilik enerjisinin hərəkəti.
• İstilik ötürülməsi mexaniki maneə vasitəsilə t-nin bir maddədən digərinə ötürülməsidir.
• Konvektiv-radiasiyalı istilik ötürülməsi konveksiya və istilik şüalanmasının birləşməsindən əmələ gəlir.

Təbiətdə istilik ötürmə növləri (nümunələr)

Təbiətdə istilik ötürülməsi böyük rol oynayır və təkcə günəş şüaları ilə yer kürəsinin qızdırılması ilə məhdudlaşmır. Hava kütlələrinin hərəkəti kimi geniş konveksiya cərəyanları əsasən planetimizin havasını müəyyən edir.

Yerin nüvəsinin istilik keçiriciliyi geyzerlərin yaranmasına və vulkanik süxurların püskürməsinə səbəb olur. Bunlar qlobal miqyasda istilik ötürülməsinin yalnız bir neçə nümunəsidir. Onlar birlikdə planetimizdə həyatı təmin etmək üçün zəruri olan konvektiv istilik ötürülməsi növlərini və radiasiya-keçirici istilik köçürmə növlərini təşkil edirlər.

Antropoloji fəaliyyətlərdə istilik ötürülməsindən istifadə

İstilik demək olar ki, bütün istehsal proseslərinin vacib komponentidir. Hansı növ istilik mübadiləsinin insan tərəfindən xalq təsərrüfatında ən çox istifadə edildiyini söyləmək çətindir. Yəqin ki, üçü də eyni vaxtda. İstilik ötürmə prosesləri metalların əridilməsi üçün istifadə olunur və gündəlik əşyalardan tutmuş kosmik gəmilərə qədər geniş çeşiddə mallar istehsal olunur.

Sivilizasiya üçün son dərəcə vacib olan istilik enerjisini faydalı gücə çevirə bilən istilik vahidləridir. arasındaonları benzin, dizel, kompressor, turbin aqreqatları adlandırmaq olar. İşi üçün onlar müxtəlif istilik ötürücülərindən istifadə edirlər.