אנו מסבירים מהי העברת חום וכיצד היא מתרחשת על ידי הולכה, הסעה וקרינה. בנוסף, מבודדים ואמצעים.
חום מועבר תמיד ממערכות בטמפרטורה גבוהה יותר לנמוכה יותר.מהי העברת חום?
זה נקרא העברת חום, העברת חום או העברת חום. חוֹם אל התופעה פיזיקלית המורכב מהעברת אנרגיית חום ממדיום אחד למשנהו.
זה קורה כאשר שנייםמערכות שנמצאים בשונהטמפרטורות מחוברים, ומאפשרים זרימת אנרגיה מנקודת הטמפרטורה הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר, עד הגעה ל-aשיווי משקל תרמי, שבו הטמפרטורות שוות.
תהליך העברת החום אינו ניתן לעצירה (לא ניתן לעצור אותו) אם כי ניתן להאט אותו (ניתן להאט אותו), באמצעות סורגים ומבודדים. אבל כל עוד יש הבדל בחום ב עוֹלָם, החום נוטה לעבור דרך המדיה הזמינה. בהתאם להם, העברה כאמור עשויה להתרחש בשלושה מצבים: הולכה, הסעה וקרינה.
נְהִיגָה
הולכת חום משמשת לעתים קרובות לבישול מזון.הולכה נקראת העברת חום באמצעות מגע ישיר של חלקיקי חומר אחד עם אלו של אחר, מבלי להעביר חומר בין הגופים. מתרחש בכל מצבי צבירה: מוצק, נוזל אוֹ גזי, אם כי בשני האחרונים הסעה מועדפת בדרך כלל.
כמות החום המועברת בהולכה נקבעת בחוק פורייה, לפיו קצב העברת החום בגוף הוא פרופורציונלי לשיפוע הטמפרטורה הקיים בו.
דוגמה פשוטה נראית בכיריים חשמליות: המבער מחומם על ידי השפעת התנגדויות חשמליות והחום מועבר על ידי הולכה למחבת שאנו מפקידים עליה, ובתמורה, המחבת תעשה את אותו הדבר עם מזון מה אנחנו הולכים לבשל.
זה קורה גם כשבמקרה אנחנו נוגעים במחבת הלוהטת ביד: החום יעבור לעור שלנו במגע ויגרום לכוויה.
הולכת חום
הסעה דומה להולכה, אלא שהיא מתרחשת במקרים בהם נוזל מקבל חום ונע להעביר אותו בתוך חלל שבו הוא מוכל. הסעה היא הובלת חום באמצעות תְנוּעָה של נוזל, בין אם הוא גזי או נוזלי.
העברה זו מתרחשת במונחים שנקבעו בחוק הקירור של ניוטון, הקובע שגוף מאבד את החום שלו בקצב פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין הגוף לסביבתו.
דוגמה ברורה לכך מתרחשת כאשר אנו מחממים מים במיכל. החום המועבר בהולכה מהמיכל לנוזל יחמם את המנות שנמצאות במגע ישיר איתו, שיעלו ויאלצו חלקים קרים אחרים של הנוזל לתפוס את מקומם, ובכך יחמם את המיכל באופן שווה. מים.
קְרִינָה
הסוג האחרון של העברת חום הוא גם היחיד שיכול להתרחש בהיעדר מגע ולכן גם של מדיום פיזי, כלומר בוואקום.
הסיבה לכך היא שמקורו בתנועה התרמית של ה חלקיקים טעון עםחוֹמֶר, אשר מפעילה פליטת חלקיקים אלקטרומגנטיים, כלומר של קרינה תרמית, שעוצמתה תלויה בטמפרטורה שלה וב- אורך צורת הגל של הקרינה הנחשבת.
בדרך כלל, גופים במצב זה פולטים קרינה אולטרה סגולה, אך מטמפרטורות מסוימות הם יכולים לפלוט קרינה בספקטרום הנראה, כלומר, אוֹר. ניתן לקבוע את כמות החום המוקרן בדרך זו בחוק סטפן-בולצמן.
כל יום אנו רואים את הדוגמה הטובה ביותר לקרינה תרמית: ה שמש. למרות היותו 149.6 מיליון קילומטרים הכוכב שלנו, הטמפרטורה של השמש כל כך גבוהה שהיא מקרינה כמויות אדירות של אור וחום לחלל.
שני הדברים מגיעים ל פני הקרקע והם שומרים אותו חם ומואר, עם אורכי גל שנעים בין אולטרה סגול לאינפרא אדום, ברור שעוברים בכל הספקטרום הנראה לעין.
מבודדים ומחסומי קרינה
כפי שאמרנו, לא ניתן למנוע את העברת החום, אך ניתן להאט אותה, באמצעות שימוש בחומרים מסוימים ומסוימים. הסיבה לכך היא שכל החומרים מעבירים חום בצורה כזו או אחרת, אך לא באותו קצב או באותה קלות.
אלה שמעבירים אותו במהירות וביעילות נקראים מוליכים תרמיים. להיפך, אלו שעושים זאת באיטיות ובעמל, נקראים מבודדים תרמיים (הולכה והסעה) או מחסומים (קרינה).
דוגמה ברורה לחומרי בידוד הם אלה המרכיבים תרמוס, המאפשרים לשמור על נוזל חם או קר למשך זמן ארוך יותר, על ידי האטת חילופי החום שלו עם סביבה.
יחידות מדידה של העברת חום
לפיו מערכת מדידות בינלאומית, ה מוֹלִיכוּת של גוף מתבטא בג'אול (J), באשר ל עבודה וה אֵנֶרְגִיָה. עם זאת, ישנן יחידות נפוצות אחרות למדידת העברת חום:
- קילוקלוריות (קק"ל). א קָלוֹרִיָה מוגדר ככמות החום הנדרשת כדי להעלות ב-a מעלות צלזיוס הטמפרטורה של גרם מים. זהו מדד המשמש לעתים קרובות בתזונה כדי למדוד את אנרגיה כימית הכלול במזון. קילוקלוריה אחת שווה 1000 קלוריות.
- BTU (מאנגלית יחידת תרמיות בריטיות או יחידה תרמית בריטית). הוא מוגדר ככמות החום הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של קילו אחד של מים במעלה אחת פרנהייט, שהיא שווה ערך ל-252 קלוריות. אמצעי זה נפוץ במדינות דוברות אנגלית, בעיקר בריטניה וארצות הברית.