Применение конвекции в природе и технике: «Применение разных видов теплопередачи в природе, технике, быту Проект подготовила ученица 6 класса Е Чёрная Елизавета.». Скачать бесплатно и без регистрации.

Разработка урока по теме «Применение теплопередачи в природе и технике»

Тема урока:

«Применение теплопередачи в природе и технике»

Подготовила и провела учитель физики Борковская Мария Григорьевна ГБОУ СОШ №1375 г. Москвы.

(8класс)

Цель урока: углубить знания учащихся о видах теплопередачи и ее роли в природе и технике. Раскрыть значение уменьшения тепловых потерь в народном хозяйстве.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Демонстрации: примеры теплопередачи в природе и технике (фрагменты презентации).

Ход урока

I.Организационный момент – 3 мин.

II. Актуализация знаний (фронтальный опрос)

Проверка знаний: составление сравнительной таблицы по теплообмену- 10 мин.

Начало урока – интеллектуальная разминка 1.Какими способами можно нагреть тело?

2.Какой способ изменения внутренней энергии называется теплопередачей?

Какой вид теплопередачи называется теплопроводностью?

Какой вид теплопередачи называется конвекцией?

Какой вид теплопередачи называется излучением?

В каких веществах может происходить теплопроводность?

В каких веществах может происходить конвекция?

В каких веществах может происходить излучение?

Примеры передачи внутренней энергии путем теплопроводности в природе и технике

Примеры передачи внутренней энергии путем конвекции в природе и технике

Примеры передачи внутренней энергии путем излучения в природе и технике

Сравнение видов теплообмена по §4,5,6

1.Способом совершения механической работы и теплопередачей.

2.Процесс изменения внутренней энергии без совершения механической работы над телом или самим телом.

Передача внутренней энергии частицами тела, не связанной с перемещением самого вещества.

Передача энергии перемещающимися струями самого вещества

Передача энергии электромагнитным полем.

В твердых, в жидких и газообразных.

Только в жидких и газообразных.

В твердых, в жидких и газообразных и в вакууме.

Прогрев почвы.

Защита озимых посевов от вымерзания.

Термос.

Ветер

Тяга.

Отопление и охлаждение жилых помещений.

Весной в лесу снег тает медленнее, чем на лугу.

Облака закрывают Солнце — прохладно.

Контрольный лист группы №- _____

— понравилось

— не понравилось

III. Основная часть. – 20 мин.

Запись темы урока

Применение теплопередачи в природе и технике.

Групповая работа учащихся.- 20 мин. Класс делится на пять групп, каждая группа готовит ответы по определенной теме, согласно предлагаемым вопросам.

Каждая группа получает лист с вопросами.

Группа №1- Применение теплопередачи в природе и технике — Ветер

Группа №2 Применение теплопередачи в природе и технике –Тяга.

Группа №3 Применение теплопередачи в природе и технике- Отопление и охлаждение жилых помещений.

Группа№4 Применение теплопередачи в природе и технике – Теплопередача и растительный мир.

Группа №5. Применение теплопередачи в природе и технике – Термос.

Учащиеся читают материал Это любопытно после §№5(Конвекция) Применение конвекции в природе и технике (Ветры. Тяга. Отопление и охлаждение жилых помещений). После §6 (Излучение) ЭТО ЛЮБОПЫТНО… (Термос. Теплопередача и растительный мир.)

Самостоятельная работа учащихся по вопросам в группах.

1.Ветер.

Все ветры в атмосфере представляют собой конвекционные потоки огромного масштаба.

1.Что такое ветер?

2.Как можно объяснить возникновение ветров?

3.Что такое дневной бриз?

4.Как образуется дневной бриз?

5.Что такое ночной бриз?

6.Как образуется ночной бриз?

7.Направление воздушных потоков укажите стрелками на вашем рисунке для дневного и ночного бриза.

8.Где сильнее нагревается днем воздух: над поверхностью суши или над поверхностью воды? Почему?

9.Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью? Почему?

2.Тяга.

Поступление воздуха в топку или печь обеспечивает горение топлива.

1.Что такое тяга?

2.Какой спосо теплопередачи используется при тяге?

3.Для чего на заводах и фабриках и электростанциях трубы, по которым отводятся дым и горячие газы из топок паровых котлов, строят очень высокими?

4.Почему кирпичная дымовая труба создает в топке парового котла большую тягу, чем железная труба такой же высоты?

5.Когда тяга в трубах лучше – зимой или летом?

3. Отопление и охлаждение жилых помещений

1.Почему батареи отопления помещают обычно внизу под окнами, а не вверху?

2.Какой способ теплопередачи используется при нагревании воздуха в комнате от радиаторов системы водяного отопления?

3.Почему поверхность радиаторов делают ребристой?

4.Почему для изготовления радиаторов не применяют теплоизоляционных материалов?

5.Как следует разместить радиаторы для равномерного обогревания этажей?

6.В южных районах для устранения летнего перегрева жилых помещений применяются специальные охладительные приборы- системы труб, по которым пропускается холодная вода. Где должны располагаться такие приборы: около пола или у потолка комнаты? Почему?

4. Теплопередача и растительный мир.

1.Какие почвы сильнее прогреваются днем солнечными лучами, а ночью быстрее охлаждаются: черноземные или подзолистые?

2.Почему снегозадержание, своевременно проведенное на полях, является не только хорошим средством накопления влаги в почве, но и средством успешной борьбы с вымерзанием озимых посевов?

3.Почему весной в лесу снег тает медленнее, чем на открытой поверхности луга?

4.Почему летом становится прохладно, когда облака «закрывают» Солнце?

5.Если днем было ясно, а вечером небо затянуто облаками, то следует ли ожидать ночью заморозков? Почему?

5. Термос- прибор для сохранения горячей воды, пищи или предохранения от таяния льда.

1.Стеклянный баллон термос имеет двойные стенки. Зачем из пространства, заключенного между ними, выкачан воздух?

2.Какой из видов теплопередачи играет основную роль в нагревании воды в чайнике?

3.Человек греется у кстра. Какой из трех видов теплопередачи играет главную роль в передаче тепла от костра к человеку?

4. Почему не падают облака?

5.Стакан наполовину заполнен кипятком. В каком из двух случаев получится менее горячая вода: 1)если подождать 5 минут, а затем долить в стакан холодную воду; 2) если сразу долить холодную воду, а затем подождать 5 минут?

IV. Закрепление, подведение итогов урока – 12 мин

Заслушиваются ответы групп по соответствующим вопросам. Выставляются баллы за участие в обсуждении поставленных вопросов. Сдаются контрольные листы.

Домашнее задание: подготовить сообщения об учете или использовании видов теплопередачи, например, «Значение всех видов теплопередачи в авиации и при полетах в космос», «Виды теплопередачи в нашем быту». «Теплопередача в атмосфере», «Учет и использование видов теплопередачи в сельском хозяйстве» и др.

Примеры теплопередачи в природе, в быту

Тепловая энергия является термином, который мы используем для описания уровня активности молекул в объекте. Повышенная возбужденность, так или иначе, связана с увеличением температуры, в то время как в холодных объектах атомы перемещаются намного медленней.

Примеры теплопередачи можно встретить повсюду — в природе, технике и повседневной жизни.

Примеры передачи тепловой энергии

Самым большим примером передачи тепла является солнце, которое согревает планету Земля и все, что на ней находится. В повседневной жизни можно встретить массу подобных вариантов, только в гораздо менее глобальном смысле. Итак, какие же примеры теплопередачи можно наблюдать в быту?

Вот некоторые из них:

• Газовая или электрическая плита и, например, сковорода для жарки яиц.
• Автомобильные виды топлива, такие как бензин, являются источниками тепловой энергии для двигателя.
• Включенный тостер превращает кусок хлеба в тост. Это связано с лучистой тепловой энергией тоста, который вытягивает влагу из хлеба и делает его хрустящим.
• Горячая чашка дымящегося какао согревает руки.
• Любое пламя, начиная от спичечного пламени и заканчивая массивными лесными пожарами.
• Когда лед помещают в стакан с водой, тепловая энергия из воды его плавит, то есть сама вода является источником энергии.
• Система радиатора или отопления в доме обеспечивает тепло в течение долгих и холодных зимних месяцев.
• Обычные печи являются источниками конвекции, в результате чего помещенный в них пищевой продукт нагревается, и запускается процесс приготовления.
• Примеры теплопередачи можно наблюдать и в своем собственном теле, взяв в руку кусочек льда.
• Тепловая энергия есть даже внутри у кошки, которая может согреть колени хозяина.

Тепло — это движение

Тепловые потоки находятся в постоянном движении. Основными способами их передачи можно назвать конвенцию, излучение и проводимость. Давайте рассмотрим эти понятия более подробно.

Что такое проводимость?

Возможно, многие не раз замечали, что в одном и том же помещении ощущения от прикосновения с полом могут быть совершенно разные. Приятно и тепло ходить по ковру, но если зайти в ванную комнату босыми ногами, ощутимая прохлада сразу дает чувство бодрости. Только не в том случае, где есть подогрев полов.

Так почему же плиточная поверхность мерзнет? Это все из-за теплопроводности. Это один из трех типов передачи тепла. Всякий раз, когда два объекта различных температур находятся в контакте друг с другом, тепловая энергия будет проходить между ними. Примеры теплопередачи в этом случае можно привести следующие: держась за металлическую пластину, другой конец которой будет помещен над пламенем свечи, со временем можно почувствовать жжение и боль, а в момент прикосновения к железной ручке кастрюли с кипящей водой можно получить ожог.

Факторы проводимости

Хорошая или плохая проводимость зависит от нескольких факторов:

• Вид и качество материала, из которого сделаны предметы.
• Площадь поверхности двух объектов, находящихся в контакте.
• Разница температур между двумя объектами.
• Толщина и размер предметов.

В форме уравнения это выглядит следующим образом: скорость передачи тепла к объекту равна теплопроводности материала, из которого изготовлен объект, умноженной на площадь поверхности в контакте, умноженной на разность температур между двумя объектами и деленной на толщину материала. Все просто.

Примеры проводимости

Прямая передача тепла от одного объекта к другому называются проводимостью, а вещества, которые хорошо проводят тепло, называются проводниками. Некоторые материалы и вещества плохо справляются с этой задачей, их называют изоляторами. К ним относят древесину, пластмассу, стекловолокно и даже воздух. Как известно, изоляторы фактически не останавливают поток тепла, а просто его замедляют в той или иной степени.

Конвекция

Такой вид теплопередачи, как конвекция, происходит во всех жидкостях и газах. Можно встретить такие примеры теплопередачи в природе и в быту. Когда жидкость нагревается, молекулы в нижней части набирают энергию и начинают двигаться быстрее, что приводит к уменьшению плотности. Теплые молекулы текучей среды начинают двигаться вверх, в то время как охладитель (более плотная жидкость) начинает тонуть. После того как прохладные молекулы достигают дна, они опять получают свою долю энергии и снова стремятся к вершине. Цикл продолжается до тех пор, пока существует источник тепла в нижней части.

Примеры теплопередачи в природе можно привести следующие: при помощи специального оборудованной горелки теплый воздух, наполняя пространство воздушного шара, может поднять всю конструкцию на достаточно большую высоту, все дело в том, что теплый воздух легче холодного.

Излучение

Когда вы сидите перед костром, вас согревает исходящее от него тепло. То же самое происходит, если поднести ладонь к горящей лампочке, не дотрагиваясь до нее. Вы тоже почувствуете тепло. Самые крупные примеры теплопередачи в быту и природе возглавляет солнечная энергия. Каждый день тепло солнца проходит через 146 млн. км пустого пространства вплоть до самой Земли. Это движущая сила для всех форм и систем жизни, которые существуют на нашей планете сегодня. Без этого способа передачи мы были бы в большой беде, и мир был бы совсем не тот, каким мы его знаем.

Излучение — это передача тепла с помощью электромагнитных волн, будь то радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи или даже видимый свет. Все объекты излучают и поглощают лучистую энергию, включая самого человека, однако не все предметы и вещества справляются с этой задачей одинаково хорошо. Примеры теплопередачи в быту можно рассмотреть при помощи обычной антенны. Как правило, то, что хорошо излучает, также хорошо и поглощает. Что касается Земли, то она принимает энергию от солнца, а затем отдает ее обратно в космос. Эта энергия излучения называется земной радиацией, и это то, что делает возможной саму жизнь на планете.

Примеры теплопередачи в природе, быту, технике

Передача энергии, в частности тепловой, является фундаментальной областью исследования для всех инженеров. Излучение делает Землю пригодной для обитания и дает возобновляемую солнечную энергию. Конвекция является основой механики, отвечает за потоки воздуха в зданиях и воздухообмен в домах. Проводимость позволяет нагревать кастрюлю, всего лишь поставив ее на огонь.

Многочисленные примеры теплопередачи в технике и природе очевидны и встречаются повсюду в нашем мире. Практически все из них играют большую роль, особенно в области машиностроения. Например, при проектировании системы вентиляции здания инженеры высчитывают теплоотдачу здания в его окрестностях, а также внутреннюю передачу тепла. Кроме того, они выбирают материалы, которые сводят к минимуму или максимизируют передачу тепла через отдельные компоненты для оптимизации эффективности.

Испарение

Когда атомы или молекулы жидкости (например, воды) подвергаются воздействию значительного объема газа, они имеют тенденцию самопроизвольно войти в газообразное состояние или испариться. Это происходит потому, что молекулы постоянно движутся в разных направлениях при случайных скоростях и сталкиваются друг с другом. В ходе этих процессов некоторые из них получают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы отталкиваться от источника нагревания.

Однако не все молекулы успевают испариться и стать водяным паром. Все зависит от температуры. Так, вода в стакане будет испаряться медленнее, чем в нагреваемой на плите кастрюле. Кипение воды значительно увеличивает энергию молекул, что, в свою очередь, ускоряет процесс испарения.

Основные понятия

• Проводимость — это передача тепла через вещество при непосредственном контакте атомов или молекул.
• Конвекция — это передача тепла за счет циркуляции газа (например, воздуха) или жидкости (например, воды).
• Излучение — это разница между поглощенным и отраженным количеством тепла. Эта способность сильно зависит от цвета, черные объекты поглощают больше тепла, чем светлые.
• Испарение — это процесс, при котором атомы или молекулы в жидком состоянии получают достаточно энергии, чтобы стать газом или паром.
• Парниковые газы — это газы, которые задерживают тепло солнца в атмосфере Земли, производя парниковый эффект. Выделяют две основные категории — это водяной пар и углекислый газ.
• Возобновляемые источники энергии — это безграничные ресурсы, которые быстро и естественно пополняются. Сюда можно отнести следующие примеры теплопередачи в природе и технике: ветры и энергию солнца.
• Теплопроводность — это скорость, с которой материал передает тепловую энергию через себя.
• Тепловое равновесие — это состояние, в котором все части системы находятся в одинаковом температурном режиме.

Применение на практике

Многочисленные примеры теплопередачи в природе и технике (картинки выше) указывают на то, что эти процессы должны быть хорошо изучены и служили во благо. Инженеры применяют свои знания о принципах передачи тепла, исследуют новые технологии, которые связаны с использованием возобновляемых ресурсов и являются менее разрушительными для окружающей среды. Ключевым моментом является понимание того, что перенос энергии открывает бесконечные возможности для инженерных решений и не только.

Учет теплопроводности тел в технике. Виды теплопередачи в быту, их учет и использование

Основные виды теплопередачи в быту — это перераспределение температур путем нагрева, излучения или конвекции. Разные материалы имеют отличные друг от друга свойства. Хорошими проводниками являются все металлические изделия.

Классификация

Существуют основные виды теплопередачи в быту: теплопроводность (между твердыми телами), конвекция (имеет отношение к газовым средам), излучение (передача тепла бесконтактным способом). Теплопередача обозначает действие преобразования энергии внутри предмета без осуществления внешнего воздействия на него. Перенос тепла происходит благодаря внутренним процессам.

Виды теплопередачи в быту:

• Перенос энергии от разогретой подошвы утюга к тканям.
• Нагрев металлической вставки рукоятки ножа после опускания его кончика в кипящую воду.
• Ручка металлического половника становится огненной, после опускания его в горячий суп.
• Нагрев плафона освещения от лампы накаливания, размещенной внутри люстры.

Перечисленные процессы описывают только некоторые виды теплопередачи в быту. Нагрев воздуха от батареи является примером конвекции, когда энергия пассивно передается от твердого тела газообразному веществу. Этот процесс описывают взаимодействием молекул между собой.

Материалы

Рассматривать примеры теплопередачи в природе и быту проще всего на металлических предметах. Они обладают самыми высокими показателями теплопроводности. К таким относят медные стержни (штативы, проволоку, трубы, пружины), сталь и сплавы.

Доказательством теплопередачи является стеклянный термометр. Стальная ножка контактирует с ртутью, нагревается человеческим телом. Жидкое вещество начинает расширяться, что мы видим по встроенной шкале.

Пластмассы тоже хорошо передают тепло. Этот процесс мы наблюдаем в процессе зарядки смартфона, планшета или ноутбука. Задняя крышка всегда более тёплая. Там и происходит перераспределение внутренней энергии.

Изученные виды теплопередачи в природе, быту используются повсеместно. В обычном чайнике тепло от металлического корпуса передается жидкости. А она в свою очередь нагревает ручку из пластмассового материала. Передача энергии в последнем случае осуществляется за счет пара.

Закономерности вокруг нас

Теплопередача в природе, технике, быту зависит от множества условий. Соприкасаемые друг с другом материалы передают энергию по-разному. Это мы можем увидеть на примере обычного окна. Между стеклянными поверхностями задуман промежуток из воздушной прослойки. Последняя слабо передает тепло.

Стеклянные поверхности быстро принимают и отдают энергию. Пористые материалы обладают практически нулевой теплопроводностью. Поэтому их используют для утепления фасадов зданий при строительстве.

Доказательством различной теплопроводности является одежда, сделанная из различных по свойствам тканей. Шерсть и другие ворсистые материалы плохо проводят тепло. А плащевка (синтетика) пропускает энергию моментально. Поэтому в изделиях из таких тканей холодно зимой.

Закономерности дома

По утрам наливая кружку горячего чая, какие мы можем увидеть виды теплопередачи? Их учёт и использование в быту будет выглядеть так:

• Кружка горячего чая помещается в подстаканник из слабо проводящего тепло материала. Часто этот вариант используется проводниками в поездах.
• Металлические кастрюли оборудуются крышками с ручками из пробкового дерева либо пластмассы. Последние материалы практически не нагреваются.
• Ручки ножей, ложек, половников также оформляются пластиковыми вставками.
• У газовых и электрических плит поверхность духового шкафа покрывается фольгированным материалом, способным отражать тепло. А между корпусом и нагревающимися элементами предусмотрены воздушные зазоры.

Для рационального потока воздуха в комнате форточки на окнах располагаются наверху. Тепло всегда поднимается, а холодный воздух с улицы помогает равномерно распределяться энергии в помещении. Когда мы открываем окно, мерзнут в первую очередь именно ноги. Эта неравномерность выравнивается за счет конвекции.

Отличия

Существуют свои особенности различных видов теплопередачи. У конвекции преимущественно перенос тепла происходит за счет смешивания газов. Молекулы передают энергию за счет соприкосновения. В конце процесса температура в замкнутом объеме выравнивается. После закрытия окна в комнате температура воздуха одинакова везде, если нет других источников тепла или холода.

Теплопередача зависит от вида материала. Так, сталь и медь после соприкосновения будут отличаться по температуре. Это объясняется различными свойствами передачи энергии. Нагретый металлический предмет не нагревает пробковый материал. Ложка в стакане чая раскаляется так, что невозможно ее взять в руки. Однако она может быть изготовлена из алюминиевого сплава, а он обладает низкой теплопроводностью.

Излучение наблюдают во всех вышеперечисленных примерах. За счет этого явления происходит незначительная потеря энергии. В бытовых приборах это явление наблюдается особенно сильно: в нагревателях, утюгах, паяльниках. Заметить лучи можно, поднося руку на расстоянии к поверхности нагрева. Ощущаться должно небольшое тепло — это происходит за счет инфракрасного излучения.

Излучение

Используются все виды теплопередачи в природе, быту, технике. Излучение инфракрасного спектра можно встретить в медицинских приборах. Оно положительно влияет на поверхность тела. Таким образом прогревают мышцы, суставы, внутренние органы.

В природе главным источником тепла являются солнечные лучи. Именно излучением согревается планета Земля. Все растения питаются этой энергией. Моря и океаны, воздух приходят в движение. Ветра образуются под влиянием инфракрасного спектра.

Излучение учитывают при производстве всех бытовых приборов, работающих от электрического тока. Телефонные мобильные аппараты греются постоянно. Именно поэтому не рекомендуется располагать смартфоны в области сердца.

Доказательства закономерностей опытами

Для проведения простого эксперимента потребуется медный провод небольшой длины. Оголяют два конца, один из которых берут в руку. Второй помещают над огнем или в кипящую воду.

Постепенно оба конца становятся горячими. Но в области изоляции провод можно спокойно удерживать. Это есть доказательство теплопроводности. Для опыта с конвекцией достаточно открыть окно. Предметы внизу будут более холодными, чем у потолка. После закрытия форточки температура тел сравняется.

Излучение можно ощутить от любого нагретого предмета. На расстоянии ощущается передача тепла. При таянии льда на расстоянии ощущается и холод. Невидимые лучи можно почувствовать рукой, если засунуть её в пространство морозилки холодильника.

Теплопроводность ощущается при работе стиральной машины. Достаточно потрогать крышку люка при нагреве воды. Воск на свече нужен для снижения теплоотдачи, чтобы она горела дольше.

Опыты с различными материалами

Доказательство теплопроводности можно получить путем нагрева стальной и серебряной ложек. Два металла имеют различные свойства передачи энергии. На конец ручки каждой ложки нужно нанести воск. Далее нагревают оба предмета от одинакового источника тепла с другой стороны.

У стальной ложки воск растает гораздо раньше, что говорит о лучшей теплопроводности. Вместо воска можно взять кусочек замороженного сливочного масла или маргарина для опыта в домашних условиях.

Второй опыт доказывает зависимость теплопроводности от цвета материала. Потребуется темный и светлый чайники. Оба сосуда нагревают до кипения в них воды и засекают время остывания каждого.

По законам физики темный чайник остывает дольше. Это доказывает, что светлые материалы нагреваются меньше. Поэтому в жаркое время носят белые панамки. Ведь солнечные лучи притягиваются черной тканью.

В мороз же мы носим теплые шарфы, чтобы не произошло обледенение лица. Так, в шерстяной варежке рука абсолютно не мерзнет в морозилке. Это говорит о низкой теплопроводности материала.

доклад на тему применение теплопередачи в природе…

Теплопередача в природе и технике.Презентация.Тема “Логарифмы и логарифмическая функция в природе и технике”…В работе представлено самостоятельное изучение и практическое применение в учебной деятельности компьютерной программы 3…

Примеры использования теплопередачи в природе, технике, быту. теплопередача, конвекция, излучение.

Презентация на тему: Теплопроводность в природе и … Выполнил: Иванов Олег Ученик 8 класса школы № 301 Учитель: Алексеева Т.В. Доклад на тему: Теплопроводность. 9. Презентация на тему теплопередача в природе и технике.

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 8 класс>>Физика: Примеры теплообмена в природе и технике.С увеличением высоты трубы тяга усиливается, так как, чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе.

Углубляются знания учащихся о видах теплообмена и их роли в быту, природе и технике.Конвекция также находит применение в на тему «Виды о роли теплопередачи в РЕФИРАТ НА ТЕМУ О ПРИМЕНЕНИЕВопрос: Задали доклад по физике..тема Виды теплопередач в быту. ?

общеобразовательная: рассмотреть виды теплопередач, их примеры проявления в природе и использования в быту, технике.Урок проводится в виде защиты учебных проектов по темам «Теплопроводность и её применение в быту и природе», «Роль конвекция в природе и жизни…

Презентация проверочная работа по физике на тему: “Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике”. Презентация сопровождается многочисленными заданиями по данной тематике для более эффективного усвоения материала…

Обмен тепловой энергии между горячим чаем и стенками стакана осуществляется путем теплопроводности Процесс теплообмена произойдет намного быстрее, еслиЧем скорее происходит теплообмен и перемешивание слоев воздуха, тем быстрее мороженое растает.

Теплообмен(или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.Применение теплообмена в природе и технике Применение в природе Использование термосов (явление излучение; изобрел английский…

«Физика вокруг нас»

 Что изучает физика? Понятие о явлениях природы. Человек – часть природы, зависит от нее, преобразует ее. Необходимость изучения природы. Многообразие явлений природы. Физические явления. Тела и вещества.

Методы исследования природы. Научный подход к изучению природы. Наблюдения, опыт, теория. Лабораторное оборудование. Правила пользования и правила безопасности. Шкала прибора: цена деления, предел измерения. Алгоритм нахождения цены деления и предела измерения.

Строение вещества. Твердое, жидкое и газообразное состояния вещества. Масса. Первые представления о массе как о количестве вещества. Необходимость измерения массы. Из истории измерения массы. Рычажные весы, правила работы с ними. Знакомство с различными весами. Плотность как характеристика вещества. Задачи на вычисления. Взвешивание тел одинакового объема, но разной массы и одинаковой массы но разного объема. Делимость вещества. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Примеры диффузии в природе, быту, технике. Взаимодействие частиц вещества: притяжение и отталкивание.

Взаимодействие тел. Изменение скорости и формы тела при действии на него других тел. Сила как мера взаимодействия. Силы различной природы: Сила тяжести, сила упругости, электрическая и магнитная силы, сила трения, сила давления. Зависимость результата действия силы от ее значения, направления, точки приложения. Действие и противодействие. Различные виды деформаций. Проявление деформации в природе, в быту, учет и использование в технике. Возникновение силы упругости при деформации тел. Направление силы упругости. Исследование зависимости силы упругости от деформации. Измерение силы. Устройство динамометра. Динамометры различного типа. Сила трения; ее проявление в природе, в быту, причины возникновения трения. Трение скольжения и трение качения – их сравнение. Учет и использование трения в технике.

Давление твердых тел, жидкостей и газов. Сила давления и давление. Единица давления – 1Паскаль (Па). Способы увеличения и уменьшения давления. Закон Паскаля. Учет и использование передачи давления жидкостями и газами по всем направлениям в технике. Закон сообщающихся сосудов. Его объяснение. Применение сообщающихся сосудов: шлюз, водопровод, фонтан. Наличие давления внутри жидкости, его возрастание с глубиной.

Архимедова сила. Выталкивающая сила, ее измерение на опыте. Объяснение причин возникновения выталкивающей силы. Применение выталкивающей силы: подводная лодка, батискаф, подъем затонувших судов.

Механическое движение. Траектория. Виды движения: прямолинейное, криволинейное, движение по окружности, вращательное, колебательное, волны. Примеры видов движения в природе и технике. Путь и время движения, измерение пути и времени. Скорость равномерного движения. Примеры ускоренного и замедленного движения. Решение экспериментальных задач. Представления об относительности движения.

Звук как источник информации человека об окружающем мире. Источники звука. Колебания – необходимые условия возникновения звука. Скорость звука в различных средах. Эхо. Использование явления отражения звука в технике. Голос и слух, гортань и ухо.

Тепловые явления. Температура как важная характеристика тел и веществ, различных явлений природы. Измерение температуры. Термометры и правила работы с ними. Процесс теплопередачи, примеры проявления теплопередачи в природе, учета и использования в технике. Процессы плавления и отвердевания, их объяснение с точки зрения строения вещества. Процессы испарения и конденсации, их объяснение с точки зрения строения вещества. Испарение и конденсация в природе. Тепловое расширение жидкостей и газов. Примеры учета и использования теплового расширения в технике.

Электростатические явления. Электрический ток. Источники тока. Сила тока. Единицы измерения силы тока – 1 Ампер (А). Напряжение, единица измерения напряжения – 1 Вольт (В). Амперметры, вольтметры. Зависимость силы тока от напряжения. Составные части электрических цепей и их обозначение на схеме.
Сборка простейших электрических цепей, измерения тока и напряжения в цепи. Последовательное соединение проводников, использование в различных цепях. Параллельное соединение проводников, использование в различных цепях. Тепловое действие тока, его применение в бытовых приборах. Магнитное действие тока. Электромагниты и их применение. Химическое действие тока, его применение.

Световые явления. Свет как источник информации человека об окружающем мире. Источники света. Образование тени от преграды. Объяснение солнечных и лунных затмений. Зеркальное и рассеянное отражение. Зеркала плоские, выпуклые и вогнутые. Использование зеркал. Явление преломления света. Различные типы линз: собирающие и рассеивающие. Фокус линзы. Увеличение линзы. Назначение и использование оптических приборов: фотоаппарата, проекторов, микроскопа, телескопа. Разложение белого света с помощью призмы. Спектр. Порядок следования цветов в спектре. Радуга. Объяснение цвета тел.

Примеры теплопередачи в природе, быту и технике

№ стр.	Задание	Действия учащихся
2	Вспомнить основные виды теплопередачи, их особенности и отличия.	Перетащить рисунки и фразы по трем колонкам, прокомментировать свой выбор.
3	Рассмотреть картинку, ответить на предложенные вопросы.	Ответить на выбранный вопрос, указать вид теплопередачи.
4	Рассмотреть картинку, ответить на предложенные вопросы, показать примерную температуру в самом холодном и самом теплом месте дома.	Ответить на вопрос, воспользоваться интерактивным термометром для демонстрации температуры в разных частях дома.
5	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос.	Ответить на вопрос, указать вид теплопередачи
6	Просмотреть видеофрагмент, ответить на поставленный вопрос.	Проанализировать видеофрагмент, ответить на вопрос.
7	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос, указать вид теплопередачи.	Ответить на вопрос, указать вид теплопередачи.
8	Рассмотреть картинку, ответить на предложенные вопросы.	Ответить на предложенные вопросы.
9	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос, указать способ теплопередачи.	Ответить на вопрос, указать вид теплопередачи.
10	Указать способы теплопередачи.	Найти на рисунке виды теплопередачи, перетаскиванием указать их с помощью стрелок и слов.
11	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос, указать способ теплопередачи.	Ответить на поставленный вопрос, проверить свой выбор.
12	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос, указать способ теплопередачи.	Воспользоваться интерактивными термометрами для демонстрации температуры карандаша и ножниц, вставить пропущенные слова и проверить, отодвинув белое поле.
13	Рассмотреть картинку, ответить на предложенные вопросы.	Ответить на предложенные вопросы с указанием видов теплопередачи.
14	Ответить на предложенный вопрос, объяснить свой выбор.	Выбрать верный ответ в поле ответов, автоматически проверить правильность.
15	Рассмотреть картинки, ответить на вопрос, указать способ теплопередачи.	Проанализировать рисунок, найти  виды теплопередачи, ответить на поставленный вопрос, проверить  ответ.
16	Выполнить задание, объяснить свой выбор.	Перетаскиванием одеть человека по заданию. Объяснить свой выбор.
17	Прочитать отрывок из романа Д.Дефо «Робинзон Крузо»	Найти виды теплопередачи, объяснить данное явление.
18	Прочитать отрывок из повести К.Паустовского «Мещерская сторона»	Найти виды теплопередачи, ответить на вопрос.
19	Рассмотреть картинку, ответить на вопрос с указанием вида теплопередачи.	Ответить на вопрос, автоматически проверить правильность.
20	Рассмотреть устройство термоса	Объяснить назначение частей термоса, найти виды теплопередачи, указать их перетаскиванием.
21	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.
22	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.
23	Ответить на вопрос, автоматически проверить правильность.	Ответить на вопрос, автоматически проверить правильность.
24	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.	Ответить на поставленный вопрос, указать способ теплопередачи.
25	Выполнить задание по вариантам.	По вариантам дать письменный ответ с объяснением и указанием видов теплопередачи.

Физика | mysite

А.Д. Сахаров – выдающийся ученый и правозащитник современности.
Авиационные модели свободного полета.
Автожиры
Агрегатные состояния вещества.
Актуальные проблемы физики атмосферы.
Акустический шум и его воздействие на организм человека.
Алфёров Жорес Иванович.
Альберт Эйнштейн — парадоксальный гений и «вечный ребенок».
Анализ отказов микросборки.
Андронный коллайдер: миф о происхождении Вселенной.
Анизотропия кристаллов
Анизотропия физических свойств монокристаллов.
Аномальные свойства воды
Античная механика
Аристотель — величайший ученый древности.
Артериальное давление
Архимед — величайший древнегреческий математик, физик и инженер.
Аспекты влияния музыки и звуков на организм человека.
Атмосферное давление — помощник человека.
Атмосферное давление в жизни человека.
Аэродинамика на службе человечества
Аэродинамика полосок бумаги, или «И все-таки она вертится!»
Аэродинамические трубы.
Баллистическое движение.
Батисфера
Биолюминесценция
Биомеханика кошки.
Биомеханика человека
Биомеханические принципы в технике.
Бионика. Технический взгляд на живую природу.
Биоскафандр для полета на другие планеты.
Биофизика человека
Биофизика. Колебания и звуки
Бумеранг
В небесах, на земле и на море. (Физика удивительных природных явлений).
В погоне за циклом Карно.
В чем секрет термоса.
В.Г. Шухов – великий русский инженер.
В.К. Рентген – открытия, жизненный путь.
Вакуум на службе у человека
Вакуум. Энергия физического вакуума.
Введение в физику черных дыр.
Вертикальный полет
Ветер как пример конвекции в природе.
Ветер на службе у человека
Взаимные превращения жидкостей и газов. Фазовые переходы.
Взаимосвязь полярных сияний и здоровья человека.
Взвешивание воздуха
Виды загрязнений воды и способы очищения, основанные на физических явлениях.
Виды топлива автомобилей.
Виды шумового загрязнения и их влияние на живые организмы.
Визуализация звуковых колебаний в трубе Рубенса.
Виртуальные лабораторные работы на уроках физики.
Вихревые образования

Вклад Блеза Паскаля в создание методов изучения окружающего мира.
Вклад М.В. Ломоносова в развитие физической науки.
Влажность воздуха и влияние ее на жизнедеятельность человека.
Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека.
Влажность. Определение содержания кислорода в воздухе.
Влияние внешних звуковых раздражителей на структуру воды.
Влияние громкого звука и шума на организм человека.
Влияние звука на живые организмы
Влияние звука на песок. Фигуры Хладни.
Влияние звуков, шумов на организм человека.
Влияние излучения, исходящего от сотового телефона, на организм человека.
Влияние изменения атмосферного давления на посещаемость занятий и успеваемость учащихся нашей школы.
Влияние невесомости на жизнедеятельность организмов.
Влияние качества воды на свойства мыльных пузырей.
Влияние лазерного излучения на всхожесть семян гороха.
Влияние магнитного и электростатического полей на скорость и степень прорастания семян культурных растений.
Влияние магнитного поля на прорастание семян зерновых культур.
Влияние магнитного поля на рост кристаллов.
Влияние магнитной активации на свойства воды.
Влияние магнитных бурь на здоровье человека
Влияние механической работы на организм школьника.
Влияние наушников на слух человека
Влияние обуви на опорно-двигательный аппарат.
Влияние погоды на организм человека
Влияние скоростных перегрузок на организм человека.
Влияние сотового телефона на здоровье человека.
Влияние температуры на жидкости, газы и твёрдые тела.
Влияние температуры окружающей среды на изменение снежных узоров на оконном стекле.
Влияние торсионных полей на деятельность человека.
Влияние шума на организм учащихся.
Вода — вещество привычное и необычное.
Вода в трех агрегатных состояниях.
Вода и лупа
Водная феерия: фонтаны
Водород — источник энергии.
Водяные часы
Воздух, который нас окружает. Опыты с воздухом.
Воздухоплавание
Волшебные снежинки
Волшебство мыльного пузыря.
Вращательное движение твердых тел.
Вредное и полезное трение
Время и его измерение
Всегда ли можно верить своим глазам, или что такое иллюзия.
Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса.
Выращивание кристаллов CuSo4 и NaCl, исследование их физических свойств.
Выращивание кристаллов в домашних условиях.

Выращивание кристаллов из разных видов соли.
Выращивание кристаллов поваренной соли и сахара в домашних условиях методом охлаждения.
Высокоскоростной транспорт, движимый и управляемый силой электромагнитного поля.
Давление в жидкости и газах.
Давление твердых тел
Дары Прометея
Двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель Стирлинга — технологии будущего.
Движение в поле силы тяжести.
Движение воздуха
Денис Габор
Джеймс Клерк Максвелл
Динамика космических полетов
Динамическая усталость полимеров.
Диффузия в домашних опытах
Диффузия в природе
Диффузия и ювелирные украшения
Доильный аппарат «Волга»
Единицы измерения физических величин.
Её величество пружина.
Железнодорожная цистерна повышенной ёмкости.
Женщины — лауреаты Нобелевской премии по физике.
Живые сейсмографы
Жидкие кристаллы
Жизнь и достижения Б. Паскаля
Жизнь и изобретения Джона Байрда
Жизнь и творческая деятельность М.В. Ломоносова.
Жизнь и творчество Льва Николаевича Термена.
Жизнь и труды А.Ф. Иоффе
Зависимость времени закипания воды от её качества.
Зависимость коэффициента поверхностного натяжения моторного масла от температуры.
Зависимость коэффициента поверхностного натяжения мыльного раствора от температуры.
Зависимость скорости испарения воды от площади поверхности и от ветра.
Зависимость сопротивления тела человека от состояния кожного покрова.
Загадки кипящей жидкости
Загадки неньютоновской жидкости.
Загадки озоновых дыр
Загадочная лента Мёбиуса.
Закон Архимеда. Плавание тел.
Закон Паскаля и его применение
Значение паровой машины в жизни человека.
Игорь Яковлевич Стечкин
Из истории летательных аппаратов
Изготовление действующей модели паровой турбины.
Измерение больших расстояний. Триангуляция.
Измерение влажности воздуха и устройства для ее корректировки.

Измерение вязкости жидкости
Измерение плотности твердых тел разными способами.
Измерение температуры на уроках физики
Измерение ускорения свободного падения
Изобретения Герона в области гидродинамики
Изобретения Леонардо да Винчи, воплощенные в жизнь.
Изучение звуковых колебаний на примере музыкальных инструментов.
Изучение свободных механических колебаний на примере математического и пружинного маятников.
Изучение свойств постоянных магнитов.
Изучение сил поверхностного натяжения с помощью мыльных пузырей и Антипузырей.
Изучение сил поверхностного натяжения с помощью мыльных пузырей.
Илья Усыскин — прерванный полет
Инерция – причина нарушения правил дорожного движения.
Исаак Ньютон
Испарение в природе и технике.
Испарение и влажность в жизни живых существ.
Испарение и конденсация в живой природе
Использование тепловой энергии свечи в бытовых условиях.
Исследование атмосферных явлений.
Исследование движения капель жидкости в вязкой среде.
Исследование движения по окружности
Исследование зависимости периода колебаний тела на пружине от массы тела.
Исследование поверхностного натяжения.
Исследование поверхностных свойств воды.
Исследование способов измерения ускорения свободного падения в лабораторных условиях.
Исследование теплопроводности жира.
Исследование физических свойств почвы пришкольного участка.
Как управлять равновесием.
Квантовые свойства света.
Колокольный звон с физической точки зрения.
Коррозия металлов
Космические скорости
Космический мусор
Красивые тайны: серебристые облака.
Криогенные жидкости
Лауреаты Нобелевской премии по физике.
Леонардо да Винчи — художник, изобретатель, ученый.

Люстра Чижевского
Магнитная жидкость
Магнитное поле Земли и его влияние на человека.
Магнитные явления в природе
Междисциплинарные аспекты нанотехнологий.
Метеорная опасность для технических устройств на околоземной орбите.
Механика сердечного пульса
Мир невесомости и перегрузок.
Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям.
Мифы звездного неба в культуре латиноамериканских народов.
Мобильный телефон. Вред или польза?!
Моделирование физических процессов
Модель электродвигателя постоянного тока.
Мой прибор по физике: ареометр.
Молниеотвод
Мыльные пузыри как объект исследования поверхностного натяжения.
Нанобиотехнологии в современном мире.
Нанодиагностика
Наноструктурированный мелкозернистый бетон.
Нанотехнологии в нашей жизни.
Невесомость
Об использовании энергии ветра.
Ода вращательному движению
Озон — применение для хранения овощей.
Опасность электромагнитного излучения и защита от него.
Определение высоты местности над уровнем моря с помощью атмосферного давления.
Определение коэффициента взаимной индукции.
Определение коэффициента вязкости жидкости.
Определение коэффициента поверхностого натяжения воды с различными примесями.
Определение плотности тела неправильной формы.
Определение условий нахождения тела в равновесии.
Определение центра тяжести математическими средствами.
Относительность движения
Очевидное и невероятное при взаимодействии стекла и воды.
П.Л. Капица. Облик ученого и человека.
Парадоксы учения Лукреция Кара.
Плавание тел
Плавление и отвердевание тел.
Плазма.
Плазма – четвертое состояние вещества.
Плотность и плавучесть тела
Поверхностное натяжение воды.
Поверхностное натяжение воды в космосе.
Приливы и отливы
Применение информационных технологий при изучении криволинейного движения.
Применение силы Архимеда в технике.
Применение ультразвука в медицине.
Принцип относительности Галилея.
Простые механизмы в сельском хозяйстве.
Пушка Гаусса
Радиоволны в нашей жизни
Радиоприемник с регулируемой громкостью.

Развитие ветроэнергетики
Рафинирование селена методом вакуумной дистилляции.
Реактивная тяга
Реактивное движение в современном мире.
Реактивные двигатели
Резонанс при механических колебаниях.
Роберт Гук и закон упругости
Роль рычагов в жизни человека и его спортивных достижениях.
Свойства соленой воды. Море у меня в стакане.
Сегнерово колесо
Сила притяжения
Сила трения.
Сила трения в природе.
Современные средства связи. Сотовая связь.
Создание индикаторов течения воды, плотностью равных плотности воды.
Способы определения массы тела без весов.
Способы очищения воды, основанные на физических принципах.
Суда на подводных крыльях — одно из изобретений К.Э. Циолковского.
Тайны наклонной башни Демидовых
Такой ли пустой космический вакуум?
Температура нити накала
Тепловой насос
Трение в природе и технике.
Ультразвук в медицине
Ультразвук в природе и технике.
Устройство оперативной памяти.
Ускорители элементарных части: взгляд в будущее.
Феномен гениальности на примере личности Альберта Энштейна.
Ферромагнитная жидкость
Физик Гастон Планте.
Физика землетрясений и регистрирующая их аппаратура.
Физика и акустика помещений
Физика смерча. Смерч на службе человека.
Химия и цвет
Цунами. Причины возникновения и физика процессов.
Чем дизельный двигатель лучше бензинового?
Чуть больше о смерче
Экологический паспорт кабинета физики.
Экспериментальные методы измерения ускорения свободного падения.
Эксперименты с неньютоновской жидкостью.
Энергетика: вчера, сегодня, завтра.
Энергетические возможности магнитогидродинамического эффекта.
Энергия будущего
Энергосберегающие лампы: «за» или «против».
Янтарь в физике.

примеров конвекции в повседневной жизни

В этом посте вы познакомитесь с конвекцией тепла и примерами конвекции.
Если вы хотите получить пользу от этого сообщения, вам понравится этот пост.
Состав:

• Определение конвекции
• Примеры
• Приложения
• Подробнее…

Keep Reading…
W
Передача тепла путем фактического движения молекул из горячего места в холодное называется конвекцией.Морской бриз, наземный бриз и конвекционное течение — вот несколько примеров конвекции. Конвекция возникает только в жидкостях и газах.
Жидкости и газы плохо проводят тепла. Однако тепло передается через жидкости (жидкости или газы) с помощью другого метода, называемого конвекцией.
Почему надутый воздушный шар, показанный на рисунке., Поднимается вверх? жидкость или газ становятся легче (менее плотными), поскольку они расширяются при нагревании. Горячая жидкость или газ поднимается над нагретой зоной. Более холодная жидкость или газ из окружающей среды заполняют места, которые, в свою очередь, нагреваются.таким образом вся жидкость нагревается. Следовательно, передача тепла через жидкости происходит за счет фактического движения нагретых молекул от горячих частей жидкости к холодным.

Конвекция тепла в жидкостях

В отличие от частиц твердых тел, частицы в жидкостях и газах перемещаются из одного места в другое. Возьмите стакан и положите в него небольшие кусочки бумаги.
Заполните стакан водой наполовину. Нагрейте стакан спиртовкой. Мы увидим, что кусочки бумаги поднимаются на поверхность воды, перемещаются в сторону и опускаются на дно.Вода в стакане тоже нагревается. Молекулы воды поглощают тепловую энергию со дна стакана и поднимаются вверх. Остальные молекулы воды из окружения опускаются на дно, чтобы поглотить тепловую энергию. Из вышеупомянутого эксперимента мы также можем определить конвекцию как: «Передача тепла, при которой молекулы среды фактически движутся к источнику тепловой энергии, чтобы поглотить тепло, а затем удаляются от него, называется конвекцией».

Есть ли конвекция в твердых телах?

Конвекция возникает в жидкостях и газах только потому, что их молекулы могут свободно перемещаться.Молекулы твердого тела тесно связаны. Они не могут свободно передвигаться. Молекулы твердого тела тесно связаны. Они не могут свободно перемещаться, поэтому в твердых телах конвекция невозможна.

В чем разница между сухим и морским бризом?

Land Breeze:
Сухой и морской бриз являются результатом конвекции. В жаркий день температура суши повышается быстрее, чем моря. Это потому, что удельная теплоемкость земли намного меньше, чем у воды.Воздух над землей нагревается и поднимается вверх. холодный воздух с моря начинает двигаться к суше. Это называется морской бриз.
Sea Breeze:
Ночью земля остывает быстрее, чем море. Поэтому воздух над морем теплее, поднимается вверх, а холодный воздух с суши начинает двигаться в сторону моря, как показано на рисунке. Это называется морским бризом.

ПЛАНИРОВАНИЕ:

Что заставляет планер оставаться в воздухе?
Планер, похожий на небольшой самолет без двигателя.Пилоты-планеры используют восходящее движение потоков горячего воздуха за счет конвекции тепла. Эти восходящие потоки горячего воздуха называются термиками. летает над этим термиком на планере. Движение воздушных потоков вверх в термике помогает им оставаться в воздухе в течение длительного периода.
Как термики помогают птицам часами летать, не взмахивая крыльями?
Птицы расправляют крылья и кружатся в этих потоках. Движение воздуха вверх помогает птицам взбираться вместе с ним. орлов, ястребов и стервятников — опытных любителей термального восхождения. Поднявшись на свободном подъеме, птицы могут часами летать, не взмахивая крыльями. Они скользят от одного теплового потока к другому и, таким образом, преодолевают большие расстояния и им не нужно махать крыльями.

Примеры конвекции

• Водяной насос в доме, где горячая вода разделяется для эффективного распределения, проходя через средство (насос), чтобы она выходила в душ, и человек мог купаться в необходимом количестве.
В домашних духовках
• используется конвекционная технология, чтобы человек мог регулировать желаемый уровень температуры при приготовлении холодных блюд.Внутри будет циркулировать поток горячего воздуха.
• Конвекция возникает на дне океанов, где энергия воды встречается с холодной поверхностью, что приводит к возникновению океанских течений.
• Когда вулкан извергается, это происходит потому, что сила тяжести притягивает его горячие жидкости к поверхности, остальные жидкости спускаются вниз.
• Конвекционные печи передают тепло, вызывая полностью естественную циркуляцию воздуха, и это заставляет тепло равномерно распределяться по всему помещению.
• Воздушные шары удерживаются в воздухе благодаря горячему воздуху, исходящему от двигателя, но если они остынут, шары начинают разрушаться.
• Когда человек купается в очень горячей воде, стекло в душе запотевает.
• Фен оснащен двигателем, который служит вентилятором для нагнетания воздуха через терморезистор. Следовательно, он передает тепло за счет принудительной конвекции.

Области применения конвекции

• Бытовая система водоснабжения основана на конвекции.Работает как:

Вода в котле нагревается газовыми горелками. Горячая вода расширяется и становится менее плотной. Отсюда он поднимается и течет в верхнюю половину цилиндра.
Для замены горячей воды холодная вода из бачка попадает в нижнюю половину цилиндра, а затем в бойлер из-за разницы давлений.
Переливная труба прикрепляется к баллону на тот случай, если температура воды станет слишком высокой и вызовет большое расширение горячей воды.
Кран горячей воды, идущий от переливной трубы, должен быть ниже бачка, чтобы разница давлений между бачком и краном заставляла воду вытекать из крана.

Нагревательный змеевик электрического чайника всегда размещается внизу чайника.
При включении питания вода возле нагревательного змеевика нагревается, расширяется и становится менее плотной. Таким образом, нагретая вода поднимается вверх, в то время как более холодные области в верхней части водоема опускаются, чтобы заменить нагретую воду.

Ротационный вентилятор внутри кондиционера принудительно охлаждает сухой воздух в помещении. Холодный воздух, будучи плотным, опускается вниз, а теплый воздух внизу, будучи менее плотным, поднимается вверх и втягивается в кондиционер, где охлаждается. Таким образом происходит рециркуляция воздуха, и температура воздуха падает до значения, заданного на термостате.

Холодильник работает так же, как кондиционер. Морозильный агрегат размещается вверху для охлаждения воздуха, поскольку он плотный. Тонет, а теплый воздух внизу поднимается.Это создает конвекционные токи внутри шкафа, которые помогают охладить содержимое внутри.

Подробнее о конвекции смотрите видео:

Просмотр:

Конвекционные токи и как они работают

Конвекционные токи — это текущая жидкость, которая движется из-за разницы температур или плотности внутри материала.

Поскольку частицы в твердом теле фиксируются на месте, конвекционные токи наблюдаются только в газах и жидкостях.Разница температур приводит к передаче энергии из области с более высокой энергией в область с более низкой энергией.

Конвекция — это процесс теплопередачи. Когда возникают токи, материя перемещается из одного места в другое. Так что это тоже процесс массообмена.

Естественная конвекция называется естественной конвекцией или свободной конвекцией . Если жидкость циркулирует с помощью вентилятора или насоса, это называется принудительной конвекцией . Ячейка, образованная конвекционными токами, называется конвекционной ячейкой или ячейкой Бенара .

Почему они формируют

Разница температур заставляет частицы двигаться, создавая ток. В газах и плазме разница температур также приводит к участкам с более высокой и более низкой плотностью, где атомы и молекулы движутся, заполняя области с низким давлением.

Короче говоря, горячие жидкости поднимаются, а холодные — опускаются. Если не присутствует источник энергии (например, солнечный свет, тепло), конвекционные токи продолжаются только до тех пор, пока не будет достигнута однородная температура.

Ученые анализируют силы, действующие на жидкость, чтобы классифицировать и понять конвекцию.Эти силы могут включать:

• Гравитация
• Поверхностное натяжение
• Разница концентраций
• Электромагнитные поля
• Вибрация
• Образование связи между молекулами

Конвекционные токи можно моделировать и описывать с помощью уравнений конвекции-диффузии, которые представляют собой скалярные уравнения переноса.

Примеры конвективных токов и шкалы энергии

• Вы можете наблюдать конвекционные токи в кипящей воде в кастрюле.Просто добавьте несколько горошин или кусочков бумаги, чтобы отследить текущий поток. Источник тепла на дне кастрюли нагревает воду, давая ей больше энергии и заставляя молекулы двигаться быстрее. Изменение температуры также влияет на плотность воды. Когда вода поднимается к поверхности, часть ее имеет достаточно энергии, чтобы уйти в виде пара. Испарение охлаждает поверхность настолько, что некоторые молекулы снова опускаются на дно сковороды.
• Простой пример конвекционных потоков — теплый воздух, поднимающийся к потолку или чердаку дома.Теплый воздух менее плотный, чем холодный, поэтому он поднимается вверх.
• Ветер — это пример конвекционного течения. Солнечный свет или отраженный свет излучает тепло, создавая разницу температур, которая заставляет воздух двигаться. Затененные или влажные участки более прохладны или способны поглощать тепло, усиливая эффект. Конвекционные токи являются частью того, что движет глобальной циркуляцией атмосферы Земли.
• При сгорании возникают конвекционные токи. Исключением является то, что горению в условиях невесомости не хватает плавучести, поэтому горячие газы не поднимаются естественным образом, позволяя свежему кислороду подпитывать пламя.Минимальная конвекция в невесомости приводит к тому, что многие языки пламени заглушаются собственными продуктами сгорания.
• Атмосферная и океаническая циркуляция — это крупномасштабные движения воздуха и воды (гидросфера) соответственно. Эти два процесса работают вместе друг с другом. Конвекционные потоки в воздухе и на море приводят к погоде.
• Магма в мантии Земли движется конвекционными токами. Горячее ядро ​​нагревает материал над ним, заставляя его подниматься к корке, где он охлаждается.Тепло исходит от сильного давления на скалу в сочетании с энергией, выделяющейся при естественном радиоактивном распаде элементов. Магма не может продолжать подниматься, поэтому она движется горизонтально и снова опускается вниз.
• Эффект дымовой трубы или дымохода описывает конвекционные потоки, перемещающие газы через дымоходы или дымоходы. Плавучесть воздуха внутри и снаружи здания всегда разная из-за разницы температуры и влажности. Увеличение высоты здания или стека увеличивает силу эффекта.Это принцип, на котором основаны градирни.
• Конвекционные токи очевидны на солнце. Гранулы, видимые в фотосфере солнца, являются вершинами конвективных ячеек. В случае Солнца и других звезд жидкость — это плазма, а не жидкость или газ.

Тепловая конвекция: естественная или принудительная конвекция

Вернуться в блог Boyd

Тепловая конвекция: основа теплопередачи

В большинстве решений по управлению температурным режимом мы используем тепловую конвекцию как средство отвода тепла от наших чувствительных компонентов и устройств.В редких случаях мы не используем конвекцию, потому что у нас практически нет жидкости для работы. В конкретных приложениях, например в аэрокосмической промышленности, нет жидкости и не может использоваться тепловая конвекция. В остальном это самый популярный способ отвести тепло от продуктов.

Но в промышленности вы, наверное, слышали термины «принудительная конвекция» и «естественная конвекция». Хотя это может показаться несущественным между ними, это оказывает большое влияние на то, как спроектировано ваше решение для управления температурным режимом.Итак, давайте посмотрим на естественную конвекцию в сравнении с принудительной конвекцией и разберемся в различиях.

Конвекция: сказка о двух процессах

Процесс конвекции, как мы его называем в терминологии, на самом деле представляет собой комбинацию двух процессов. Первый процесс — это технически теплопроводность, когда тепло от поверхности радиатора передается любой жидкости, которая контактирует с этой поверхностью. Второй процесс считается адвекцией, то есть объемным потоком жидкости, нагретой устройством, вдали от источника тепла.То, что мы делаем, вместо того, чтобы относиться к обоим по отдельности, мы объединяем их в один термин: конвекция.

Когда мы пытаемся улучшить тепловые характеристики наших решений, важно понимать две составляющие конвекции. Когда мы постигаем составляющие конвекции, у нас появляется больше возможностей разбить и улучшить каждую из этих составляющих, чтобы улучшить нашу общую теплопередачу.

Естественная конвекция в сравнении с принудительной конвекцией

Тип конвективного течения мы классифицируем как естественный или принудительный. Мы используем это обозначение, поскольку каждое из них имеет свои последствия для приложения и продукта в целом. Эти разные типы потоков имеют разные конструктивные ограничения и проблемы, которые необходимо решать индивидуально.

Это естественно (поток)

Естественная конвекция — это когда естественная плавучесть управляет адвективным потоком. Вы, наверное, слышали термины «шлейф» или «эффект дымохода» для описания естественной конвекции. По сути, поскольку жидкость внутри или рядом с источником тепла и радиатором становится горячее, чем температура окружающей среды, давление в ней меньше.Здесь, на Земле, есть сила тяжести, поэтому меньшее давление означает большую плавучесть. Этот перепад давления вызывает движение горячего воздуха вверх от источника гравитации. Затем более холодная окружающая жидкость заполняет место, откуда выходит горячий воздух, создавая поток внутрь, а затем вверх.

Продолжайте движение: соображения при проектировании с естественной тепловой конвекцией

Сверхнадежность для решений с естественной тепловой конвекцией

В приложениях, где надежность имеет решающее значение, естественная конвекция является предпочтительным типом потока в решении для управления температурным режимом.Полагаясь на естественные силы для создания движения вашей жидкости, ключевые компоненты, такие как вентиляторы или насосы, не требуются. Эти компоненты, хотя и тщательно спроектированы и испытаны, со временем изнашиваются. Пока у вас есть фрикционные детали, такие как двигатели в вентиляторах или насосах, вы будете беспокоиться о надежности ваших гидравлических двигателей.

Варианты жидкостей для естественной тепловой конвекции

Естественная конвекция легче в системах с воздушным охлаждением, чем в системах с жидкостным охлаждением.Жидкость необходимо сдерживать, и если система не погружена в воду, и большая часть электроники не работает с жидкостями, весь путь жидкости необходимо спланировать и сдержать. Это требует больше времени на разработку, особенно на этапах проектирования и валидации разработки продукта. С другой стороны, мы окружены воздухом, и любое движение воздуха от системы будет быстро заменено другим окружающим воздухом.

Расстояние между ребрами естественной тепловой конвекции

Когда вы говорите о радиаторах с естественной конвекцией и радиаторами с принудительной конвекцией, вы увидите разницу в общей структуре радиатора.Независимо от жидкости, мы хотим оптимизировать наш радиатор, чтобы добиться максимального эффекта дымохода. Это означает, что между ребрами радиатора есть достаточно места, чтобы они могли «дышать». Вам нужно достаточно места для нагрева рядом с ребрами в их пограничном слое с каждой стороны зазора, а также дополнительное пространство посередине, чтобы воздух мог течь вверх. Вы увидите, что меньшее расстояние между ребрами на тепловых контурах ниже слева позволяет более холодному воздуху проходить гораздо дальше в зазоры ребер, чем радиатор справа. Вот почему вы заметите, что у некоторых радиаторов зазоры между ребрами намного больше, чем у других.Те, у которых зазор между ребрами составляет около 1/4 дюйма и больше, обычно предназначены для естественной конвекции.

Принуждение к принудительной тепловой конвекции

Когда помимо естественной плавучести этот адвективный поток генерируется другим механизмом, мы называем это принудительной конвекцией. В этих случаях мы обычно используем что-то вроде вентилятора или насоса, чтобы управлять потоком жидкости. Принудительная конвекция также может быть вызвана такими вещами, как кто-то дует им на кожу, чтобы охладить ожог, или слуги, владеющие пальмовыми листьями.Дело в том, что помимо физики существует какой-то механизм, управляющий потоком, это принудительная конвекция.

Значение конструкции для принудительной конвекции

Изгони жару!

Большим положительным признаком принудительной конвекции по сравнению с естественной конвекцией является повышенная теплопередача. Имея возможность перемещать больше жидкости через систему за тот же период времени, большее количество тепла, поглощаемого жидкостью, может быть отведено от вашего источника тепла. Это предотвращает задержку и накопление тепла, а в управлении температурой это последнее, чего мы хотим.

Что значит принудительная конвекция для обеспечения надежности

К сожалению, недостаток силы, протекающей через вашу систему, заключается в том, что она может дать сбой. Фрикционные детали в наших насосах и вентиляторах изнашиваются, у незначительной жертвы ожога кружится голова от всего этого дуновения, слуги идут есть или спать. Эти вещи не могут продолжаться бесконечно. Именно здесь инженерам-конструкторам необходимо учитывать надежность своих компонентов и убедиться, что конечный продукт достаточно пригоден для обслуживания, чтобы заменить сломанные детали, или детали могут служить дольше, чем ожидаемый срок службы конечного продукта.Это особенно актуально для критически важных устройств, поддерживающих жизнь или безопасность.

Движущиеся части и шум

Поскольку для принудительной конвекции требуются движущиеся части для ускорения потока жидкости, она также производит звук. Двигатели вентилятора или насоса производят больше шума по сравнению с естественной конвекцией. Для некоторых приложений это может быть настоящим недостатком. Я имею в виду, это действительно уводит вас от погружения в видеоигры или кино, когда вентилятор вскакивает на полную мощность и начинает громко гудеть. Вентилятор по-прежнему нужен, так как вы хотите играть в игры и смотреть фильмы на долгие годы.Но этот поклонник может включиться в эти напряженные моменты вашего аудио / визуального опыта.

Выбор правильного типа конвекции

Когда дело доходит до вашего дизайна и конечного продукта, вы и ваш конечный покупатель являетесь экспертами. Вы должны суметь определить предпочтительный тип потока, исходя из вашей надежности и требований конечного пользователя. Но помните, вы не одиноки. Aavid Genie может помочь пройти через процесс сравнения естественной конвекции и принудительной конвекции для вашего приложения.Если вы обнаружите, что вам нужна дополнительная помощь, инженеры-проектировщики Aavid разработали решения для сложных ситуаций с естественной конвекцией с высокой мощностью или сделали решения с принудительной конвекцией, отвечающие жестким требованиям надежности. Каким бы способом ни было ваше приложение, будь оно естественным или принудительным, Aavid может помочь вам с тем, что вам нужно.

Удачного проектирования!

Естественная конвекция в трубах — применение солнечного нагрева воды

Естественная конвекция в трубках — Приложение для солнечного нагрева воды

Автор (ы)

В.М. Криплани и М. П. Нимкар

Аннотация

Настоящая работа посвящена экспериментальным исследованиям теплообмена и потока. характеристика для потока, индуцированного плавучестью, через наклонные трубы. Параметры в ходе экспериментов менялись наклон трубы и подача тепла. Было обнаружено, что массовый расход и коэффициент теплоотдачи увеличиваются. с увеличением теплового потока. Расход уменьшается по мере увеличения трубки наклон.Ключевые слова: термосифон, естественная конвекция, поток, индуцированный плавучестью, солнечная энергия. система водяного отопления, равномерный поток тепла через стену, возобновляемые источники энергии. 1. Введение Теплоотдача за счет естественной конвекции внутри трубы (круглой или квадратной) имеет большое количество приложений в отраслях. К ним относятся солнечное нагревание воды. систем охлаждения лопаток газовых турбин, теплообменников и др. Теплообмен и характеристики потока по различным параметрам играют жизненно важную роль для проектирование таких систем.Настоящая работа проводится с особым имеется в виду применение, например, бытовые солнечные водонагревательные системы. В настоящее время большинство размеров солнечных водонагревателей стандартизированы от некоторые другие коммерческие соображения и не обязательно предоставление лучшего термосифона полученные результаты. В литературе имеется мало информации о теплопередаче. характеристики плавучести обтекания наклонных труб [1–4]. В Настоящая работа направлена ​​на изучение влияния наклона трубы и теплового потока на теплоотдачу. характеристики передачи и потока для потока, индуцированного плавучестью через наклонные трубки, и разработать экспериментальную модель.Следовательно, эта работа предпринимается.

Ключевые слова

термосифон, естественная конвекция, поток, индуцированный плавучестью, солнечный система водяного отопления, равномерный поток тепла через стену, возобновляемые источники энергии.

(PDF) Исследование теплопередачи естественной конвекцией в кожухе — обзор

Исследование теплопередачи естественной конвекции — Areview

DOI: 10.9790 / 1684-1304062630 www.iosrjournals.org 29 | Страница

Номенклатура

Число Ну Нуссельта

Число Прандтля

Число Рэлея

Число Грасхоффа

Ширина Ширина

h Коэффициент теплопередачи

k Длина теплопроводности

L Расстояние от плиты

Угол наклона

Каталожные номера

[1] M.Р. Раджкумар, Г. Венугопал, С. Анил Лал, 2013, «Естественная конвекция от отдельно стоящих тандемных плоских источников тепла в вертикальном канале

», Прикладная теплотехника, том 50, стр. 1386-1395.

[2] Раджеш Бэби, К. Баладжи, 2012, «Экспериментальные исследования ребристых радиаторов на основе материала с фазовым переходом для охлаждения электронного оборудования

», Международный журнал тепло- и массообмена, том 55, стр. 1642–1649.

[3] Клаудио Чианфрини, Массимо Корчоне, Пьер Паоло Дель’Омо, 2005, «Естественная конвекция в наклонных квадратных полостях с

дифференциально нагреваемых противоположных стен», Международный журнал термических наук, т.44, стр. 441–451

[4] Мостафа Махмуди, 2011, «Численное моделирование свободной конвекции наножидкости в квадратной полости с внутренним нагревателем

», Международный журнал термических наук, том 50, стр. 2161-2175.

не [5] С.А. Нада, 2007,»Естественная конвекция передачи тепла в горизонтальных и вертикальных узких закрытых корпусах с heatedrectangular оребренные

опорная пластина,» Международный журнал тепло- и массообмена, vol.50, стр нет. 667–679.

[6] М.Дж. Сэйбл, С.Дж. Джагтап П.С. Патил, П.Р.Бавискар, С.Б. Barve, 2010, «Улучшение теплопередачи естественной конвекции на вертикальной нагретой пластине

за счет множества V-образных ребер», IJRRAS, том 5 (2)

[7] Лахсен Бухаттем, Хассан Х5амди и Д.Р. Русс, 2013 г., «Численное моделирование теплопередачи в помещении в присутствии тонкой горизонтальной нагреваемой пластины

», «Энергетические процедуры», том 42, стр. 549-556.

[8] Манматха К. Рул, Рамеш Чандра Наяк, 2012, «Экспериментальное исследование теплопередачи естественной конвекции через нагретые

вертикальных труб», IJERA, vol.2. С. 1088-1096.

[9] HisanobuKawashima, YusukeSakai, Shigeaki Inada, 2010, «Подавление теплопередачи естественной конвекции вдоль вертикальной плоской пластины

с периодическими круглыми канавками», Международный симпозиум по кондиционированию воздуха и охлаждению нового поколения

Technology, vol.1 , стр 17-19.

[10] S. Anil Lal & R. В. Реджи, 2012, «Численное моделирование естественного потока воздуха через комнату», International Journal of Green

Energy, vol.9. С. 540-552.

[11] Аль-Араби М., Эль-Риеди М.К., 1976, «Естественная конвекционная теплопередача от изотермических горизонтальных пластин различной формы

», Международный журнал тепломассопереноса, том 19, стр. 1399-1404.

[12] Стюарт У. Черчилль и Хумберт Х. С. Чу, 1975, «Корреляционное уравнение ламинарной и турбулентной свободной конвекции от вертикальной пластины

», Международный журнал тепломассопереноса, том 18, стр.1323-1329.

[13] Р.Руис и Э. М. Спарроу, 1987, «Естественная конвекция в V-образных и L-образных углах», Международный журнал тепла и массы

Передача, том 12, стр. 2548-1987.

[14] П.Кандосами, Дж. Ли, А.К. Абдул Хаким, 2007, «Естественная конвекция в квадратной полости в присутствии нагретой пластины

», Нелинейный анализ: моделирование и управление, том 12, стр.203- 212.

[15] Мостафа Махмуди, 2011, ”Численное моделирование свободной конвекции наножидкости в квадратной полости с внутренним нагревателем

.”Международный журнал термических наук, том 50, стр. 2161-2175.

[16] Зекерия Альтац, Седа Конрат, 2009, «Естественная конвекция теплопередачи от тонкой горизонтальной изотермической пластины в заполненных воздухом прямоугольных корпусах

», IsiBilimiveTeknigi Dergisi, том 29, стр.55-65.

[17] W. Wu, D. Ewing, C.Y. Ching, 2006, «Влияние температур верхней и нижней стенок на ламинарную естественную конвекцию в квадратной полости

, заполненной воздухом», International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.49, стр. 1999–2008 гг.

[18] ТанмайБасак, С.Рой, А.Р. Балакришнан, 2006, «Влияние тепловых граничных условий на потоки естественной конвекции в квадратной полости

», Международный журнал тепломассопереноса, том 49, стр. 4525–4535.

[19] Зеевротем, Лутцклассен, 1969, «Естественная конвекция над неограниченными горизонтальными поверхностями», J.Fluid Mech, том 38, стр. 173–192.

[20] А. Далоглу, Т. Айхан, 1999, ”Естественная конвекция в периодически оребренном вертикальном канале, Междунар.Comnt Тепломассообмен, Vol.

26, стр. 1175-1182.

[21] Дагтекин И., Озтоп Х.Ф., 2001, «Естественная конвекция теплопередачи за счет нагреваемых элементов внутри ограждения», Инр. Comm. Слушайте Mass

Передача; Том 28, стр. 823-834.

[22] Витольд М. Левандовски, ЕваРадзиемска, Мацей Бузук, Хенрик Бешк, 2000, «Свободная конвекция теплопередачи и поток жидкости над

горизонтальные прямоугольные пластины», том 66, стр. 177–197.

[23] М. Р.Раджкумар, Г. Венугопал, С. Анил Лал, 2011, «Естественная конвекция с поверхностным излучением от плоского теплогенерирующего элемента

, свободно установленного в вертикальном канале», Тепломассообмен, том 47, стр. 789–805.

[24] К. Э. Квак, Т. Х. Сонг, 1998, «Экспериментальное и численное исследование естественной конвекции от вертикальных пластин с горизонтальными прямоугольными канавками

», Междунар. J. Слушайте массоперенос. Vol. 41, стр. 2517-2528.

[25] Джованни Танда, 1997, «Естественная конвекция теплопередачи в вертикальных каналах с поперечными ребрами и без них», Инф.J. Heat

Mass TransJk. Vol. 40, стр. 2173-2185.

[26] Кензо Китамура, Фумиёси Кимура, 1995, «Теплообмен и поток жидкости естественной конвекции рядом с обращенными вверх горизонтальными пластинами

», Int. J Тепломассообмен. Vol. 38, стр. 3149-3159.

[27] C. Balaji, S. Венкатешан П., 1994, «Взаимодействие излучения со свободной конвекцией в открытой полости», Междунар. J. Тепло и поток жидкости, Vol.

15, пп №4.

[28] М.Fujii, S. Gima, T. Tomimura и X. Zhang, 1996, «Естественная конвекция в воздух от массива вертикальных параллельных пластин с дискретными

и выступающими источниками тепла», Int. J. Тепло и поток жидкости, том 17, стр. 483-490.

4 типа механизмов теплопередачи для охлаждения электрических шкафов

Охлаждение электрического шкафа включает в себя процессы передачи тепла изнутри шкафа и отвода его в окружающий воздух. Существуют различные механизмы теплопередачи, включая конвекцию, теплопроводность, тепловое излучение и испарительное охлаждение.

Механизмы теплопередачи

Охлаждение корпуса включает комбинацию механизмов теплопередачи. Основные механизмы, используемые для охлаждения электрических шкафов, следующие:

• Проводимость: Это передача тепла через твердое тело. Например, тепло, генерируемое внутри корпуса, передается на внешнюю поверхность посредством теплопроводности.
• Конвекция: Конвекция — это передача тепла от поверхности с помощью жидкости, например воздуха.Естественная конвекция возникает при нагревании воздуха: он расширяется, поднимается вверх и заменяется более холодным воздухом. Степень конвекции можно увеличить, используя вентилятор для увеличения потока воздуха.
• Излучение: Это процесс, при котором энергия излучается через воздух посредством электромагнитного излучения. Хотя он эффективен для источников высокой температуры, таких как солнце, он менее эффективен при температуре окружающей среды на Земле.
• Испарение: Скрытая теплота жидкости может использоваться для передачи тепла путем поглощения энергии, необходимой для испарения этой жидкости.Поглощенное тепло высвобождается, позволяя жидкости конденсироваться за пределами корпуса.

Эти формы теплопередачи используются для охлаждения электрических шкафов несколькими способами.

Пассивное охлаждение

Пассивное охлаждение, основанное на естественной теплопроводности, конвекции и излучении, подходит для малонагруженных шкафов с относительно большой площадью поверхности и хорошей вентиляцией. Температура окружающего воздуха должна быть ниже температуры корпуса.Этот метод не подходит для термочувствительных компонентов при высоких температурах окружающей среды.

Принудительная вентиляция

Эффективность конвекции можно повысить за счет использования вентиляторов, которые увеличивают поток воздуха через шкаф. Холодный воздух втягивается в нижнюю часть шкафа, а горячий воздух выходит в верхнюю часть. Вентиляторы должны быть оснащены фильтрами, чтобы ограничить попадание грязи, которая может повредить компоненты. Чтобы электрические компоненты не сильно нагревались, температура окружающей среды должна быть значительно ниже максимальной желаемой температуры корпуса.

Технология тепловых трубок

Тепловые трубки, впервые разработанные в 1960-х годах, представляют собой практически безэнергетический метод охлаждения корпуса. Тепловая трубка состоит из вакуумированной медной трубки, частично заполненной жидкостью, такой как спирт или вода. Из-за низкого давления жидкость на дне трубы закипает, когда она поглощает тепло из воздуха внутри помещения. Пар поднимается к верху трубы, где он охлаждается воздухом за пределами камеры и конденсируется. Затем конденсированная жидкость возвращается на дно трубки, и цикл повторяется.

В теплообменниках «воздух-воздух» компании Thermal Edge используется эта новая технология для охлаждения герметичных электрических шкафов. Единственная энергия, необходимая маленьким вентиляторам, — это циркуляция воздуха вокруг горячих и холодных концов тепловой трубки.

Кондиционер в шкафу

В кондиционировании воздуха также используется испарение, но немного по-другому. Жидкий хладагент под давлением пропускается через расширительное устройство. Падение давления вызывает испарение жидкости в змеевике испарителя кондиционера и поглощение тепла, охлаждая воздух внутри помещения.Затем горячий газ сжимается и проходит через змеевик конденсатора, где газ сжижается, передавая свое тепло воздуху за пределами камеры. Комбинированный кондиционер представляет собой чрезвычайно эффективный метод охлаждения шкафа и будет работать эффективно, даже если температура окружающей среды намного выше, чем температура воздуха в шкафу.

Чтобы узнать больше о продуктах Thermal Edge и о том, как выбрать подходящий метод охлаждения для вашего электрического шкафа, свяжитесь с нашим отделом продаж сегодня.

В чем разница между проводимостью, конвекцией и излучением?

Скачать статью в формате PDF

Теплообмен — это физический акт обмена тепловой энергией между двумя системами за счет рассеивания тепла. Температура и поток тепла — основные принципы теплопередачи. Количество доступной тепловой энергии определяется температурой, а тепловой поток представляет собой движение тепловой энергии.

В микроскопическом масштабе кинетическая энергия молекул находится в прямой зависимости от тепловой энергии.С повышением температуры молекулы увеличиваются в тепловом возбуждении, проявляющемся в линейном движении и вибрации. Области с более высокой кинетической энергией передают энергию областям с более низкой кинетической энергией. Проще говоря, теплопередачу можно разделить на три большие категории: теплопроводность, конвекция и излучение.

На изображении выше, предоставленном НАСА, показано, как все три метода теплопередачи (теплопроводность, конвекция и излучение) работают в одной и той же среде.

Проводимость

Проводимость передает тепло путем прямого столкновения молекул.Область с большей кинетической энергией будет передавать тепловую энергию области с более низкой кинетической энергией. Частицы с более высокой скоростью будут сталкиваться с частицами с более низкой скоростью. В результате частицы с более низкой скоростью увеличивают кинетическую энергию. Электропроводность — это наиболее распространенная форма передачи тепла, которая происходит при физическом контакте. Примеры: положить руку на окно или положить металл в открытое пламя.

Процесс теплопроводности зависит от следующих факторов: градиента температуры, поперечного сечения материала, длины пути прохождения и физических свойств материала.Температурный градиент — это физическая величина, которая описывает направление и скорость распространения тепла. Температурный поток всегда будет происходить от самого горячего к самому холодному или, как указывалось ранее, от более высокой к более низкой кинетической энергии. Как только между двумя разностями температур установится тепловое равновесие, теплопередача прекращается.

Поперечное сечение и путь движения играют важную роль в проводимости. Чем больше размер и длина объекта, тем больше энергии требуется для его нагрева. И чем больше открытая поверхность, тем больше тепла теряется.Меньшие объекты с малым поперечным сечением имеют минимальные тепловые потери.

Физические свойства определяют, какие материалы передают тепло лучше других. В частности, коэффициент теплопроводности указывает на то, что металлический материал будет проводить тепло лучше, чем ткань, когда дело доходит до теплопроводности. Следующее уравнение рассчитывает скорость проводимости:

Q = [k · A · (T _{горячий} — T _{холодный} )] / d

где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; k = теплопроводность барьера; A = площадь теплопередачи; T _hot = температура горячей области; T _{холодный} = температура холодного региона; и d = толщина барьера.

Современные методы использования проводимости разрабатываются доктором Гюн-Мин Чой из Университета Иллинойса. Доктор Чой использует спиновой ток для создания крутящего момента передачи вращения. Момент передачи спина — это передача спинового углового момента, генерируемого электронами проводимости, намагниченности ферромагнетика. Вместо использования магнитных полей это позволяет манипулировать наномагнетиками с помощью спиновых токов. (С любезного разрешения Алекса Хереса, Группа технологий обработки изображений, Институт Бекмана)

Конвекция

Когда жидкость, такая как воздух или жидкость, нагревается, а затем удаляется от источника, она переносит тепловую энергию.Такой тип теплопередачи называется конвекцией. Жидкость над горячей поверхностью расширяется, становится менее плотной и поднимается вверх.

На молекулярном уровне молекулы расширяются при введении тепловой энергии. По мере того как температура данной массы жидкости увеличивается, объем жидкости должен увеличиваться во столько же раз. Это воздействие на жидкость вызывает смещение. Когда горячий воздух сразу поднимается вверх, он выталкивает более плотный и холодный воздух вниз. Эта серия событий показывает, как образуются конвекционные токи.Уравнение для скорости конвекции рассчитывается следующим образом:

Q = h _c · A · (T _s — T _f )

где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; h _c = коэффициент конвективной теплопередачи; A = площадь теплообмена поверхности; T _s = температура поверхности; и T _f = температура жидкости.

Обогреватель — классический пример конвекции. По мере того как обогреватель нагревает воздух, окружающий его около пола, температура воздуха повышается, расширяется и поднимается в верхнюю часть комнаты.Это заставляет более холодный воздух опускаться вниз, так что он нагревается, создавая конвекционный ток.

Радиация

Тепловое излучение возникает из-за испускания электромагнитных волн. Эти волны уносят энергию от излучающего объекта. Излучение происходит через вакуум или любую прозрачную среду (твердую или жидкую). Тепловое излучение является прямым результатом случайных движений атомов и молекул в веществе. Движение заряженных протонов и электронов приводит к испусканию электромагнитного излучения.

Все материалы излучают тепловую энергию в зависимости от их температуры. Чем горячее объект, тем сильнее он будет излучать. Солнце — яркий пример теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему. При нормальной комнатной температуре объекты излучают инфракрасные волны. Температура объекта влияет на длину и частоту излучаемых волн. При повышении температуры длины волн в спектрах испускаемого излучения уменьшаются и излучают более короткие длины волн с более высокочастотным излучением.Тепловое излучение рассчитывается по закону Стефана-Больцмана:

P = e · σ · A · (T _r ⁴ — T _c ⁴ )

, где P = полезная излучаемая мощность; A = излучающая область; Tr = температура радиатора; Tc = температура окружающей среды; e = коэффициент излучения; и σ = постоянная Стефана.

Коэффициент излучения для идеального излучателя имеет значение 1. Обычные материалы имеют более низкие значения коэффициента излучения. Анодированный алюминий имеет коэффициент излучения 0,9, а меди — 0.04.

Солнечный элемент или фотоэлектрический элемент преобразует энергию света в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Свет поглощается и переводит электрический ток в более высокое энергетическое состояние, и электрический потенциал создается за счет разделения зарядов.