De varmeoverføring ved ledning Den består av passering eller strøm av energi mellom to legemer ved forskjellige temperaturer når de kommer i kontakt. Varme strømmer fra den varmere kroppen til den kaldere, til begge har samme temperatur. Det sies da at systemet nådde termisk likevekt.
Det er en hyppig varmeoverføringsmekanisme i faste stoffer, selv om den også forekommer i stjerner som vanligvis er gassformede. Imidlertid er kjernene til stjerner som er avanserte i utviklingen, tette nok til at denne mekanismen kan være betydelig..
Artikkelindeks
Varmeoverføring ved ledning skjer gjennom utveksling av energi mellom molekyler, atomer og elektroner. Mens utvekslingen skjer, gir de mer energiske partiklene en del av energien til de mindre energiske gjennom kollisjonene som finner sted mellom dem..
For eksempel i en gryte som skal settes på ilden, svinger alle partiklene i materialet med en viss amplitude. Flammen varmer de nærmeste, og de begynner å vibrere raskere, og øker svingnings amplituden og får energi..
En del av denne energien overføres til nabomolekyler, som igjen øker svingningsamplituden og også tilegner seg energi gradvis. Og fra disse partiklene forplantes en del av energien mot partiklene lengst fra flammen.
Økninger i oscillasjonsamplituden til partiklene oversettes til en økning i temperaturen, som kan merkes med hånden, hvis du kommer nær nok til metallet i pannen, inkludert håndtaket eller håndtakene, og derfor er de alltid belagt med en isolator, slik at de kan håndteres uten å brenne.
Ledningsprosessen avhenger imidlertid av materialet, siden noen stoffer oppfører seg mye bedre enn andre..
I denne forbindelse er metaller definitivt gode ledere av varme og elektrisitet. De er bedre enn tre og plast, fordi atomene deres har minst ett fritt elektron i det ytterste skallet, som kan bevege seg gjennom materialet og bære energi med seg..
Men overraskende nok er diamant den beste varmelederen der ute, men på grunn av prisen er det ikke noe annet alternativ enn å nøye seg med metaller når det gjelder praktiske bruksområder..
Ny forskning indikerer at en forbindelse av bor og arsen muligens er like god som diamant for effektivt å spre varme.
For å finne ut hvor raskt varmen forplantes ved ledning, bør du vurdere et ark med bredde L og lateralt område A. Venstre ansikt er i kontakt med en varmekilde (i rødt) ved temperatur Th, mens det andre ansiktet ligger ved siden av et kaldere objekt, av temperaturen Tc.
Varmen Q flyter mellom ansiktene, fra den varmeste til den kaldeste siden, i tid Δt. Eksperimentelt er det funnet at hastigheten på endring eller hastighet som varmen strømmer mellom ansiktene er proporsjonal med:
-Området A av ansiktene.
-Temperaturforskjellen ΔT mellom dem.
Og den er også omvendt proporsjonal med tykkelsen L på platen. Matematisk uttrykkes det slik:
Konstanten av proporsjonalitet kalles termisk ledningsevne k, Og dermed:
Varmeledningsevne er en egenskap ved materialet. Når det gjelder enhetene som er tilstede, måles det internasjonale systemet Q i joule (J), Δt i sekunder (s), og derfor forblir Q / Δt i J / s som tilsvarer watt (W). I dette tilfellet er enhetene med varmeledningsevne W / m ∙ ºC, hvis temperaturen måles i grader Celsius eller W / m ∙ K når du bruker absolutt skala i kelvin.
Gode varmeledere har høye verdier på k, fremhever metaller og diamanter.
Siden Q / Δt er kraft, hvis det er betegnet med P, har vi:
Nedenfor er varmeledningsevnen til noen kjente stoffer som ofte brukes, i enheter av SI International System W / m ∙ K:
-Syntetisk diamant: 2000
-Sølv: 429
-Gull: 317
-Kobber: 385
-Sink: 116
-Wolfram: 174
-Luft: 0,024
Varmeoverføring ved ledning er til stede i mange aspekter av hverdagen:
Gryter, panner og generelt kjøkkenutstyr laget av metall som stål, har håndtak laget av isolasjonsmateriale. Dette reduserer faren for forbrenning når du håndterer dem mens de er i kontakt med flammen eller innholdet er varmt..
Når du holder et treverk i den ene hånden og et metallstykke i den andre, merkes det umiddelbart at det er kjøligere å ta på. Metaller, som forklart ovenfor, er gode varmeledere, så varmen strømmer raskere fra hånden til metallet enn fra hånden til treet..
På denne måten kjøler kontakten med metallet hånden til personen som holder det raskere, og følgelig føles det kaldere enn tre, som ikke er en like god leder..
Nye deksler føles varmere enn brukte deksler, og det er fordi nye har mer luft inne i fibrene og porene. Jo mer luft inne, jo bedre fungerer et deksel, siden luft er en veldig god varmeisolator.
I mange deler av verden hvor det er veldig kaldt om vinteren, er husene beskyttet med varmeisolerende materialer, slik at interiøret forblir mer behagelig.
For eksempel er det glassfiber, som inneholder mellomrom med luft inne i det, som fungerer som en termisk isolator, og forhindrer at varmen slipper ut..
Varmepumper trekker ut varme fra maskiner ved å lede varme gjennom metallrør, fra overopphetede deler til kaldere områder.
Når en metallgjenstand blir oppvarmet, svinger komponentene med større amplitude, og konsekvensen er at dimensjonene til objektet økes.
Beholdere som er ment å holde maten i god stand lenger, er laget av isolerende materiale slik at varmen utenfra ikke nedbryter maten.
Tverrsnittet av en kobberblokk har et areal på 20 cmto og lengde på 50 cm. Den ene siden er ved 0 ° C og den andre ved 100 ° C. Beregn hastigheten som varmen overføres til.
Ligningen som er avledet tidligere vil bli brukt:
Fra listen over ledningsevne er kobber k = 400 W / m ∙ K, og selv om temperaturene gitt i uttalelsen er i grader Celsius, er intervallet AT det samme på begge skalaer:
AT = 100 K
Lengden er L = 50cm = 0,5m og området er A = 20cmto = 0,002 mto, Det gjenstår å erstatte verdier i ligningen:
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.