Навигация по сайту:
- Расчет времени нагрева стержня в вакууме без теплопотерь
- Расчет температуры холодного конца стержня в вакууме
Теплопередача — это процесс передачи
тепловой энергии от одного тела или части тела к другому из-за разности температур.
Основные способы теплопередачи:
- Теплопроводность — передача тепла внутри твёрдых тел или между ними при контакте без перемещения вещества. Тепло передаётся за счёт взаимодействия молекул и передачи вибрации. Пример: нагревание металлической пластинки с одного конца.
- Конвекция — передача тепла с помощью движения жидкости или газа. Тёплый воздух или вода перемещаются и переносят тепло. Пример: нагрев воздуха возле нагретой батареи.
- Излучение (тепловое излучение) — передача тепла с помощью электромагнитных волн (инфракрасное излучение). Тепло может передаваться даже через вакуум. Пример: тепло от солнца, которое достигает Земли.
Температурное поле — это распределение
температуры в пространстве внутри тела или среды в данный момент времени.
Характеристики температурного поля:
- Показывает, какая температура наблюдается в каждой точке объекта или пространства.
- Может зависеть от времени или оставаться постоянным.
- Для трёхмерного тела температурное поле задаётся функцией t = f(x, y, z, t), где x, y, z - это координаты, а t - это время.
Пример: В металлическом стержне после начала нагрева с одного конца температура меняется от горячего конца к холодному. Температурное поле описывает, как именно распределена температура по длине стержня.
Стационарная теплопередача — это такой
режим теплопередачи, при котором температура в каждой точке системы со временем не изменяется,
то есть происходит постоянный (устойчивый) тепловой поток.
Характеристики стационарной теплопередачи:
- Стационарное температурное поле задаётся функцией t = f(x, y, z), где x, y, z - это координаты. Время t = 0.
- Тепловой поток одинаков в любых сечениях среды.
- Нет накопления или потери тепла внутри объекта, энергия, поступающая в одну область, равна энергии, уходящей из неё.
Пример: Металлический стержень, один конец которого постоянно поддерживается при 90 °C, а другой — при 20 °C. После некоторого времени в стержне установится постоянный температурный градиент от 90 до 20 °C, и тепловой поток вдоль стержня станет постоянным. Это и есть стационарный режим теплопередачи.
Нестационарная теплопередача — это такой
режим теплопередачи, при котором температура в телах или среде изменяется со временем.
Характеристики нестационарной теплопередачи:
- Стационарное температурное поле задаётся функцией t = f(x, y, z, t), где x, y, z - это координаты а t - это время. t ≠ 0.
- Тепловой поток и температура в каждой точке меняются с течением времени.
- Происходит накопление или рассеивание тепла внутри объекта.
Пример: Нагрев металлической пластины, когда в начале одна сторона только начинает нагреваться, а температура по длине пластины постепенно меняется с течением времени, пока не установится равномерная (стационарная) температура.