Prevajanje, konvekcija in sevanje: 3 vrste prenosa toplote

Prevajanje, konvekcija in sevanje so tri oblike prenosa toplote. Toplota je energija, ki prehaja iz enega telesa ali sistema v drugo.

Prenos toplote se zgodi le, če obstaja razlika v temperaturi med dvema stvaroma.

Pri prevodnosti pride do prenosa toplote, ko je eno telo ali predmet v stiku z drugim.

Konvekcijo pa ustvarja gibanje plinov ali tekočin pri različnih temperaturah.

Sevanje je namreč prenos toplote, ne da bi bila telesa v stiku. Zato se to zgodi z oddajanjem energije skozi elektromagnetno valovanje.

Primer, ki to ponazarja, bi bil lonec z vrelo vodo: ogenj segreje lonec (sevanje), kovina lonca segreje vodo (prevodnost), vroča voda pa se zaradi toplote dvigne (konvekcija).

Vožnja	Konvekcija	Sevanje
Definicija	Oblika prenosa toplote s stikom.	Oblika prenosa toplote s premikanjem snovi.	Oblika prenosa toplote z elektromagnetnimi valovi.
Smer prenosa	Od najvišje do najnižje temperature
Mehanizem	Gibanje atomov v telesu	Gibanje plinov in tekočin zaradi temperaturne razlike	Širjenje elektromagnetnih valov v vesolju
Primeri	Ročaj aluminijastega lonca na gorilniku	Gospodinjski ogrevalni sistemi	Sončna toplota

Kaj je prevodnost toplote?

Prevajanje je oblika prenosa toplote, ki se pojavi, ko sta dve telesi v stiku ali ko toplota prehaja z ene strani istega telesa na drugo. Če na primer segrejemo en konec železne palice, se drugi konec čez nekaj časa segreje, čeprav ni v neposrednem stiku z virom toplote.

Mehanizem prenosa toplote s prevodnostjo temelji na gibanju atomov. Ko se temperatura dvigne, se atomi premikajo hitreje in tudi potisnejo sosednje atome ter jim prenašajo toploto.

Sposobnost materialov, da prevajajo toploto, je znana kot toplotna prevodnost. Na primer, zrak ima tako nizko prevodnost kot les.

Po drugi strani pa imajo kovine, kot sta aluminij in železo, visoko toplotno prevodnost. Ti materiali so zelo učinkoviti pri prevajanju toplote, saj imajo proste elektrone, ki hitreje prenašajo energijo iz vročih predelov v hladne predele telesa.

Primeri prevodnosti toplote

• Litoželezna ponev na gorilniku: Toplota gorilnika segreje posodo, ki toploto usmerja do preostale posode in vsebine v njej.
• Stopljeni led v roki: če damo led v roko, se ta zaradi prevajanja telesne toplote stopi.
• Vroče noge v pesku: v vročem dnevu na plaži, če se po vročem pesku sprehodimo z bosimi nogami, bomo čez nekaj časa začutili, da nas opeče prevodnost peska ob nogah.
• Skodelica vroče kave: s vlivanjem vroče kave (ali drugega vročega napitka) v skodelico bomo čez čas občutili toploto v rokah Zato imajo skodelice ročaj, da ga lahko zgrabimo, ne da bi se opekli.
• Likanje oblačil: Železo, ki se uporablja za odstranjevanje gub z oblačil, se v primeru stika z oblačili segreje in prevaja toploto.
• Termometer: Ta instrument se uporablja za merjenje temperature, ker toploto sprejema ali prenaša s prevodnostjo predmeta ali snovi, s katero je v stiku.
• Kovinska žlica proti leseni žlici: lesena žlica slabo prevaja toploto, kovinska žlica pa se hitro segreva. Zato lahko hrano mešamo z leseno žlico, ko pa pojemo juho, uporabimo kovinsko žlico.

Kaj je konvekcija toplote?

Konvekcija je oblika prenosa toplote, ki nastane s premikanjem tekočin in plinov iz vročih predelov v hladna območja. Ko se tekočina segreje, postane manj gosta, zaradi česar naraste.

Zahvaljujoč konvekcijskemu procesu nastanejo oblaki: vodna para in vroč zrak na površju Zemlje se dvignejo in nato kondenzirajo kot oblaki v višinah. Ta vrsta konvekcije je naravna ali brezplačna, brez posredovanja zunanjih sil.

Po drugi strani pa pride do prisilne konvekcije, kadar deluje sila za premikanje tekočine. To se zgodi, ko z ventilatorji premikamo vroč zrak v sobi ali ko vsebino lonca premaknemo nad štedilnik.

Primeri konvekcije toplote

• Gospodinjski ogrevalni sistemi: zrak v stiku z ogrevalnim sistemom se segreje, nato dvigne in izpodriva hladen zrak, kar povzroči prepih.
• Notranja toplota Zemlje: Jedro Zemlje je vroče in tekoče, zato nastajajo konvekcijski tokovi, ki povzročajo potrese in vulkanske izbruhe.
• Tekočina v rezervoarjih- V ceveh sončnega grelnika se tekočina segreje in postane manj gosta, s čimer se toplota premakne v hladnejše tekočine.
• Konvekcijska pečica: vroč zrak v pečici kroži zahvaljujoč ventilatorju, zaradi česar se hrana bolj enakomerno peče.
• Vrela voda v loncu: Ko damo vodo v lonec na goreči štedilnik, se vroča voda na dnu dvigne in prisili premikanje mrzle vode s površine.
• Sušilnik za lase: hladen zrak vstopi v sušilni stroj, segreva se skozi prehod skozi upor in piha vroč zrak skozi šobo.
• Oceanski tokovi: vode oceanov se s konvekcijo neprestano gibljejo, topla voda tropov se premika proti polom.
• Baloni z vročim zrakom ali baloni z vročim zrakom: s segrevanjem zraka postane manj gost, ujet je v tkanino balona, ​​zaradi česar lebdi. Zaradi tega se za spust odpre okno, ki pušča vroč zrak.

Kaj je toplotno sevanje?

Sevanje je prenos toplote brez stika med predmeti. To se zgodi z elektromagnetnimi valovi, kot so vidna svetloba, ultravijolična in infrardeča svetloba, ki potujejo skozi vesolje. Prisotnost materiala ni potrebna za pojav toplotnega sevanja.

Telesa oddajajo toploto s sevanjem, absorbirajo pa tudi toploto, odvisno od temperaturne razlike. Pravzaprav so telesa, ki absorbirajo najboljše, tudi dobri sevalci. Na primer, črna površina bolje absorbira sevanje, oddaja pa tudi več kot bela površina.

Tako je emisija odvisna od temperature telesa, višja kot je temperatura, večja je emisija toplote.

Delovanje termosa temelji na koncentraciji toplotnega sevanja v notranjosti. Termos je zgrajen z dvojno stekleno steno brez zraka med njimi, da se prepreči izguba toplote s prevodnostjo ali konvekcijo. Srebrna notranja stena odbija sevanje, ne da bi ga absorbirala, zato pijača dlje ostane vroča.

Primeri toplotnega sevanja

• Sončna toplota: Zemlja prejema toploto od sonca s sevanjem.
• Vroč pesek na plaži: poleti sončno sevanje segreva pesek.
• Žerjavica kresa: ko se približamo kresu ali kaminu, goreči premog oddaja toploto sevanja.
• Sončna peč: sončni žarki zadenejo površino, ki ogreva zrak.
• Infrardeči termometer: meri sevanje telesa v infrardečem območju in ga predstavlja kot temperaturo.
• Termo kamere: termovizijske kamere beležijo toploto teles, ki jih oddaja sevanje.
• Solariji: solariji temeljijo na oddajanju ultravijoličnih žarkov, ki spodbujajo porjavitev kože. Njegova uporaba je omejena z nagnjenostjo k poškodbam kože.

Morda vas zanima tudi:

• Razlika med toploto in temperaturo.
• Vrste energije