Якія існуюць віды цеплаперадачы?

Цеплаперадача ў прыродзе дазваляе існаваць Сусвету ў тым выглядзе, да якога ўсе мы прывыклі. Цяжка сказаць, як бы выглядаў свет, знікні працэс цеплаперадачы хоць на імгненне. Давайце больш падрабязна разгледзім, якія існуюць віды цеплаперадачы і што маецца на ўвазе пад гэтым тэрмінам.

Згодна агульнапрынятым вызначэнні, цеплаперадача ўяўляе сабой фізічны працэс, пры якім цеплавая энергія тым ці іншым спосабам размяркоўваецца паміж некалькімі целамі з рознай ступенню нагрэву. Працэс спыняецца пры выраўноўванні іх тэмператур, або, іншымі словамі, пры дасягненні тэрмадынамічнай раўнавагі.

Пералічым, якія бываюць базавыя віды цеплаперадачы: канвекцыя, цеплаправоднасць, выпраменьванне. Усе астатнія магчымыя разнавіднасці ўяўляюць сабой спалучэнне двух або некалькіх базавых спосабаў. Гэты момант заўсёды неабходна ўлічваць.

Канвекцыя знаёмая кожнаму з дзяцінства. Само лацінскае слова «convectio» азначае перанос. Такім чынам, пры канвекцыі мае месца перанос цяпла патокамі самага рэчыва. Яна характэрная для газаў і вадкасцей, хоць часам адбываецца ў некаторых сыпкіх матэрыялах. Уявім гарачы летні дзень: над паверхняй нагрэтай зямлі прыкметна лёгкае марыва - гэта скажэнне тлумачыцца узыходзячымі паветранымі патокамі. З надыходам ночы, калі нагреваемая дзеянне сонечных прамянёў спыняецца, пачынаецца працэс выраўноўвання тэмператур паверхні зямлі і паветра: глеба паведамляе цеплавую энергію ніжнім слаям атмасферы (гэта змешаны механізм перадачы цяпла), якія паднімаюцца ўверх, замяшчаючы больш халоднымі паветранымі масамі. Вось іншы прыклад: змяшчаем кіпяцільнік у ёмістасць з вадой і ўключаем яго ў сетку. Пры ўважлівым назіранні прыкметныя рухаюцца патокі вады. Гарачыя масы змяшчаюцца ад крыніцы цяпла, а на іх месца паступаюць больш халодныя.

Што можа быць лепш цікавай гутаркі за кубкам гарачай гарбаты халодным зімовым вечарам? Пры гэтым досыць на імгненне адцягнуцца і ўзяцца за выглядалі край металічнай лыжкі, каб хутка адшмаргнуць руку, пазбягаючы апёку. Прычына простая - некаторыя віды цеплаперадачы вельмі хутка нагрэлі метал лыжкі да тэмпературы вады ў кубку. Гаворка ідзе пра цеплаправоднасці. Сітуацый, у якіх можна сустрэцца з такім выглядам перадачы цяпла, велізарная колькасць. Дамо вызначэнне: цеплаправоднасць - гэта перанос цеплавой энергіі ад больш нагрэтага ўчастку цела да больш халоднага пасродкам складаюць цела часціц (электроны, атамы, малекулы). Прыватны выпадак - перадача цяпла паміж рознымі аб'ектамі, якія знаходзяцца ў судотыку. Розныя матэрыялы валодаюць рознай цеплаправоднасцю. Так, калі нагрэць адзін канец драўлянага бруска, то другі будзе халодным. А вось калі прарабіць такі досвед з металічным дубцом, то вынік будзе процілеглы. Дадзеная розніца абумоўлена адрозненнем ва ўнутранай структуры матэрыялаў.

Разглядаючы віды цеплаперадачы, нельга не згадаць перадачу цяпла выпраменьваннем. Крыніца цяпла генеруе электрамагнітныя ваганні з даўжынёй хвалі да 1000 мкм (інфрачырвоная частку спектру). Інтэнсіўнасць прамяністага патоку і тэмпература нагрэтага цела знаходзяцца ў прамой залежнасці. Каб зразумець, як выпраменьванне пераносіць цяпло, досыць правесці невялікі эксперымент - распаліць вогнішча і змясціць паміж сабой і агнём празрыстае шкло. Нягледзячы на перашкоду, цяпло усё роўна будзе перадавацца. Ці паглядзіце на котку, якая ўзімку ляжыць на падваконніку пад прамянямі сонца, грэючыся. Усё проста - у гэтых прыкладах цеплавая энергія перадаецца выпраменьваннем. Адна з асаблівасцяў такога спосабу перадачы цяпла - незалежнасць ад прамежкавых асяроддзяў. Калі пры канвекцыі перанос адбываецца самім рэчывам (газам), а пры цеплаправоднасці - часціцамі, то выпраменьванне не мае патрэбы ў «пасрэдніках». Так, Сонца перадае сваё цяпло праз вакуум менавіта з дапамогай выпраменьвання.