Uploaded by User452

Mechanizmy przepływu ciepła

advertisement
MECHANIZMY
PRZEPŁYWU CIEPŁA
Ciepło - jest to forma energii, która
jest transmitowana między dwoma
układami pozostającymi w kontakcie
termicznym, wynika z różnicy
temperatur.
• Strumień cieplny- jest to ilość ciepła
przepływająca z jednego ośrodka do
drugiego w jednostce czasu. Strumień
cieplny wyraża się w watach (W)
Q – ciepło
dQ - elementarna ilość ciepła
dt - czas trwania wymiany
Gęstość strumienia ciepła - stosunek
strumienia ciepła do pola powierzchni
izotermicznej, przez którą przepływa
ten strumień
Mechanizmy transportu ciepła
Transport ciepła
Przewodzenie
(kondukcja)
Unoszenie
(konwekcja)
Promieniowanie
(radiacja)
Przewodzenie – kondukcja:
przekazywanie energii od jednej cząsteczki do
drugiej, za pośrednictwem ruchu drgającego tych
cząsteczek. Proces ten trwa dopóki temperatura
ciała nie zostanie wyrównana w całej
rozpatrywanej objętości. Dominuje w ciałach
stałych.
Przewodzenie ciepła jest opisane prawem
Fouriera, zgodnie z którym gęstość strumienia
ciepła jest proporcjonalna do gradientu temperatury
mierzonego wzdłuż kierunku przepływu ciepła.
Konwekcja (unoszenie ciepła) – wiąże się z ruchem
konwekcyjnym gazów lub cieczy, wywołanym różnicą
gęstości (różnicą temperatur) bądź przez wymuszenie
czynnikami zewnętrznymi
Rozróżnia się przy tym dwa rodzaje konwekcji: swobodną i
wymuszoną:
•Przy konwekcji swobodnej ruch ośrodka jest wynikiem
różnic gęstości spowodowanych wzrostem objętości przy
ogrzewaniu.
•Przy konwekcji wymuszonej ruch ośrodka spowodowany
jest różnicą ciśnienia ogólnego
(w przypadku powietrza może ona być wynikiem działania
wiatru lub wentylatorów).
Pomimo złożoności konwekcji ilość wymienianego
ciepła podczas procesu jest zależna od różnicy
temperatur, oraz jest określona prawem Newtona:
qk - gęstość strumienia cieplnego
hk – współczynnik przejmowania ciepła
ΔT- różnica temperatur pomiędzy powierzchnią ciała w stanie stałym (T1) i
środowiska w stanie ciekłym lub gazowym (T2)
Promieniowanie (radiacja)- jest falą energii
wywodzącą się z drgań pola magnetycznego lub
elektrycznego.
Promieniowanie cieplne jest formą promieniowania
emitowaną przez ciała, spowodowane ich temperaturą.
Inne formy promieniowania elektromagnetycznego np.:
mikrofale, promienie Roentgena czy fale telewizyjne nie
są zależne od temperatury. Wszystkie ciała o temperaturze
powyżej zera absolutnego emitują promieniowanie
termiczne.
Zdolność emitowania lub pochłaniania promieniowania
jest integralną właściwością ciał stałych, cieczy i gazów.
Wiąże się ze zmianami stanu energetycznego atomów i
cząsteczek
W utrzymaniu równowagi ciepła u zwierząt i ludzi
dominującą rolę odgrywają dwa pasma promieniowania
elektromagnetycznego :
-Promieniowanie krótkofalowe
-Promieniowanie długofalowe
• Maksymalna wymiana ciepła w tym mechanizmie
wyemitowana przez ciało o temperaturze bezwzględnej T
jest określona prawem Stefana-Boltzmanna:
Ǭ = σ A e T⁴
σ - 6*10⁻⁸ W/m₂ -stała Stefana- Boltzmanna
A - powierzchnia
e - współczynnik emisyjności
T – temperatura w skali Kelvina
Parowanie – jest podstawowym mechanizmem, dzięki
któremu organizmy stałocieplne nie ulęgają
przegrzaniu. W przeciwieństwie do suchych sposobów
wymiany ciepła omówionych wcześniej, wymiana
ciepła przez wydzielanie potu jest jednokierunkowa,
tzn. umożliwia tylko oddawanie nadmiaru ciepła do
otoczenia. Parowanie wody, które jest warunkiem
niezbędnym dla tego sposobu oddawania ciepła, zależy
od dwóch parametrów otaczającego powietrza, tzn. od
zawartej w nim pary wodnej, czyli wilgotności, i
ciśnienia
Wymiana ciepła między organizmem człowieka i
jego środowiskiem odbywa się głównie przez
skórę, która u dorosłego człowieka ma
powierzchnię około 1,8 m2 (niewielkie ilości ciepła
są oddawane przez płuca - nagrzewanie
wdychanego powietrza - oraz przez wydalanie
moczu i kału).
Transport ciepła między organizmem a otoczeniem
Bibliografia :
• Jaroszyk F Biofizyka. Podręcznik dla studentów
• file:///C:/Users/karol/Desktop/IChNS-S-przewodzenie-
promieniowanie.pdf
• http://nop.ciop.pl/m4-5/m4-5_1.htm
• http://pbc.gda.pl/Content/4404/wymiana-i-wymiennikifinal.pdf
• http://home.agh.edu.pl/~zmsz/pl/pliki/os/OS_symulacja_pr
zeplywu.pdf
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards