Теплопередача

Теплопередача — это процесс передачи энергии в веществе.

Процесс передачи энергии очень сложен, но не требует­ся точного количественного расчёта — все оказывается доста­точно просто.

Сам процесс передачи тепла описывается достаточно слож­ным уравнением, которое так и называется — уравнением теплопроводности. В самой простой и общей форме оно имеет вид:

F = -DΔT / ΔL.

Смысл этого выражения понятен, если выразить его слова­ми: «Количество тепла, передаваемого через единичную пло­щадку в единицу времени (поток тепла), F пропорционально отношению ΔT / ΔL, т. е. скорости уменьшения температуры». Величина ΔT / ΔL называется градиентом температуры. Коэффициент пропорционально­сти D зависит от способа передачи тепла. Называется он коэффициентом теплопроводности.

Всего в природе существует три способа передачи тепла.

Теплопроводность

Как известно, количество тепла — это всего лишь сумма кинетических энергий отдельных моле­кул, т. е. там, где температура выше, быстрых молекул боль­ше. Сталкиваясь с соседними, более быстрые молекулы пере­дают им свою энергию, и тепло передаётся в соседние, более холодные области. Теплопроводность эффективна в твёрдых телах, менее эффективна в жидко­стях и совершенно неэффективна в газах. Когда же в газах или жид­костях теплопроводность не обес­печивает достаточно быстрый отток тепла, градиент температуры рез­ко возрастает за счёт возрастания температуры в горячей области. В жидкости и газе начинается кон­вективное движение.

Конвекция

см. Конвекция Материал с сайта http://wiki-what.com

Тепловое излучение (лучистый перенос)

Основным способом переноса энер­гии в газе или плазме высокой температуры (4000 K и выше) является лучистый перенос, т. е. перенос энергии электромаг­нитным излучением. Процесс переноса излучением определя­ется уравнением теплопроводности, где коэффициент зависит главным образом от коэффициента поглощения, который, в свою очередь, определяется химическим составом, плотностью и температурой в данном месте. При этом коэффициент теп­лопроводности D в уравнении теплопроводности уменьшается с увеличением коэффициента поглощения.

Количество энергии, которое может быть передано лучис­тым переносом, небесконечно велико. Как только поток энер­гии увеличится или увеличится коэффициент поглощения, уве­личится и градиент температуры. Как только его значение пре­высит адиабатический градиент, появится конвекция.