Einführung in die Wärmeübertragung Wie funktioniert die Wärmeübertragung?

Was ist wärme Wie erfolgt die Wärmeübertragung? Welche Auswirkungen hat die Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen auf die Materie? Folgendes müssen Sie wissen:

Definition der Wärmeübertragung

Wärmeübertragung ist ein Prozess, bei dem innere Energie von einem Stoff auf einen anderen Stoff übertragen wird. Thermodynamik ist das Studium der Wärmeübertragung und der daraus resultierenden Veränderungen. Das Verständnis der Wärmeübertragung ist für die Analyse eines thermodynamischen Prozesses, wie er in Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen stattfindet, von entscheidender Bedeutung.

Formen der Wärmeübertragung

Nach der kinetischen Theorie wird die innere Energie einer Substanz aus der Bewegung einzelner Atome oder Moleküle erzeugt. Wärmeenergie ist die Form von Energie, die diese Energie von einem Körper oder System auf einen anderen überträgt. Diese Wärmeübertragung kann auf verschiedene Arten erfolgen:

• Leitung ist, wenn Wärme durch einen durch das Material fließenden Wärmestrom durch einen erhitzten Feststoff fließt. Sie können die Wärmeleitung beobachten, wenn Sie ein Ofenbrennerelement oder eine Metallstange erhitzen, die von rot bis weiß heiß geht.
• Konvektion Wenn erhitzte Partikel Wärme auf eine andere Substanz übertragen, z. B. in kochendem Wasser kochen.
• Strahlung Dies ist der Fall, wenn Wärme durch elektromagnetische Wellen, beispielsweise von der Sonne, übertragen wird. Strahlung kann Wärme durch den leeren Raum übertragen, während die beiden anderen Methoden eine Art Materie-Materie-Kontakt für die Übertragung erfordern.

Damit sich zwei Substanzen gegenseitig beeinflussen können, müssen sie in sein thermischer Kontakt miteinander. Wenn Sie Ihren Ofen im eingeschalteten Zustand offen lassen und mehrere Fuß vor ihm stehen, haben Sie thermischen Kontakt mit dem Ofen und können die Wärme spüren, die er auf Sie überträgt (durch Konvektion durch die Luft)..

Normalerweise spürt man natürlich die Hitze des Ofens nicht, wenn man einige Meter entfernt ist, und das liegt daran, dass der Ofen hat Wärmedämmung um die Wärme darin zu halten und so den thermischen Kontakt mit der Außenseite des Ofens zu verhindern. Dies ist natürlich nicht perfekt. Wenn Sie also in der Nähe stehen, spüren Sie die Hitze des Ofens.

Thermisches Gleichgewicht Wenn zwei Gegenstände, die in thermischem Kontakt stehen, keine Wärme mehr zwischen ihnen übertragen.

Auswirkungen der Wärmeübertragung

Der grundlegende Effekt der Wärmeübertragung besteht darin, dass die Partikel einer Substanz mit den Partikeln einer anderen Substanz kollidieren. Die energetischere Substanz verliert typischerweise innere Energie (d. H. "Abkühlen"), während die weniger energetische Substanz innere Energie gewinnt (d. H. "Aufheizen")..

Der offensichtlichste Effekt davon in unserem täglichen Leben ist ein Phasenübergang, bei dem eine Substanz von einem Materiezustand in einen anderen übergeht, wie z. B. Eis, das von einem Feststoff in eine Flüssigkeit schmilzt, wenn es Wärme aufnimmt. Das Wasser enthält mehr innere Energie (d. H. Die Wassermoleküle bewegen sich schneller) als im Eis.

Darüber hinaus gehen viele Substanzen entweder durch Wärmeausdehnung oder thermische Kontraktion wie sie innere Energie gewinnen und verlieren. Wasser (und andere Flüssigkeiten) dehnen sich häufig aus, wenn es gefriert. Dies hat jeder festgestellt, der zu lange ein Getränk mit einem Verschluss in den Gefrierschrank gestellt hat.

Wärmekapazität

Das Wärmekapazität eines Objekts hilft zu definieren, wie die Temperatur dieses Objekts auf das Absorbieren oder Übertragen von Wärme reagiert. Wärmekapazität ist definiert als die Änderung der Wärme geteilt durch die Änderung der Temperatur.

Gesetze der Thermodynamik

Die Wärmeübertragung wird von einigen Grundprinzipien geleitet, die als Gesetze der Thermodynamik bekannt geworden sind. Sie definieren, wie sich die Wärmeübertragung auf die von einem System geleistete Arbeit auswirkt, und schränken die Möglichkeiten eines Systems ein.

Herausgegeben von Anne Marie Helmenstine, Ph.D..