Introduksjon til varmeoverføring: Hvordan overfører varmeoverføring?

Hva er varme? Hvordan foregår varmeoverføring? Hvilke virkninger har det på materien når varme overføres fra en kropp til en annen? Her er hva du trenger å vite:

Varmeoverføring er en prosess der intern energi fra et stoff overføres til et annet stoff. termodynamikk er studiet av varmeoverføring og endringene som følger av det. En forståelse av varmeoverføring er avgjørende for å analysere a termodynamisk prosess, for eksempel de som foregår i varmemotorer og varmepumper.

Under den kinetiske teorien, indre energi av et stoff genereres fra bevegelse av individuelle atomer eller molekyler. Varme energi er energiformen som overfører denne energien fra et organ eller et system til et annet. Denne varmeoverføringen kan skje på flere måter:

• conduction er når varmen strømmer gjennom et oppvarmet faststoff gjennom en varmestrøm beveger seg gjennom materialet. Du kan se ledning når du oppvarmer en komfyrbrennerelement eller en metallstang, som går fra rødt varmt til hvitt varmt.
instagram viewer
• konveksjon er når oppvarmede partikler overfører varme til et annet stoff, for eksempel å koke noe i kokende vann.
• Stråling er når varme overføres gjennom elektromagnetiske bølger, for eksempel fra solen. Stråling kan overføre varme gjennom tomt rom, mens de to andre metodene krever en form for sak-til-sak-kontakt for overføringen.

For at to stoffer skal påvirke hverandre, må de være i termisk kontakt med hverandre. Hvis du lar ovnen stå åpen mens den er slått på og står flere meter foran den, er du i termisk kontakt med ovnen og kan kjenne varmen den overfører til deg (ved konveksjon gjennom luften).

Normalt føler du selvfølgelig ikke varmen fra ovnen når du er flere meter unna, og det er fordi ovnen har det varmeisolasjon for å holde varmen inne i den, og dermed forhindre termisk kontakt med utsiden av ovnen. Dette er selvfølgelig ikke perfekt, så hvis du står i nærheten føler du litt varme fra ovnen.

Termisk likevekt er når to elementer som er i termisk kontakt ikke lenger overfører varme mellom dem.

Den grunnleggende effekten av varmeoverføring er at partiklene til ett stoff kolliderer med partiklene til et annet stoff. Det mer energiske stoffet vil typisk miste indre energi (dvs. "avkjøle") mens det mindre energiske stoffet vil få intern energi (dvs. "varme opp").

Den mest åpenbare effekten av dette i vårt daglige liv er en faseovergang, der et stoff endres fra et når det gjelder til en annen, slikt som issmelting fra et fast stoff til en væske når det tar opp varme. Vannet inneholder mer indre energi (dvs. vannmolekylene beveger seg raskere rundt) enn i isen.

I tillegg går mange stoffer gjennom heller termisk ekspansjon eller termisk sammentrekning som de får og mister indre energi. Vann (og andre væsker) utvides ofte når det fryser, noe alle som har lagt en drink med en hette i fryseren for lenge har oppdaget.

De Varmekapasitet av et objekt er med på å definere hvordan objektets temperatur reagerer på å absorbere eller overføre varme. Varmekapasitet er definert som endringen i varme delt på temperaturendringen.

Varmeoverføring styres av noen grunnleggende prinsipper som har blitt kjent som lover for termodynamikk, som definerer hvordan varmeoverføring forholder seg til arbeid utført av et system og legger noen begrensninger for hva det er mulig for et system å oppnå.

Redigert av Anne Marie Helmenstine, ph.d.