Hier findet der Leser allgemeine Informationen darüber, was Wärmeübertragung ist, und wird auch das Phänomen der Strahlungswärmeübertragung, seine Einh altung bestimmter Gesetze, die Merkmale des Prozesses, die Wärmeformel und die Verwendung im Detail betrachten der Wärmeübertragung durch den Menschen und deren Fluss in der Natur.
Eintritt in den Wärmeaustausch
Um die Essenz der Strahlungswärmeübertragung zu verstehen, müssen Sie zuerst ihre Essenz verstehen und wissen, was sie ist?
Wärmeübertragung ist eine Änderung des Energieindex des inneren Typs ohne Arbeit am Objekt oder Subjekt und auch ohne Arbeit des Körpers. Ein solcher Vorgang läuft immer in eine bestimmte Richtung ab, nämlich: Wärme geht von einem Körper mit höherem Temperaturindex zu einem Körper mit niedrigerem über. Beim Erreichen des Temperaturausgleichs zwischen den Körpern stoppt der Prozess und wird mit Hilfe von Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung durchgeführt.
- Wärmeleitung ist der Prozess der Übertragung innerer Energie von einem Körperfragment auf ein anderes oder zwischen Körpern, wenn sie sich berühren.
- Konvektion ist die Wärmeübertragung, die daraus resultiertEnergieübertragung zusammen mit Flüssigkeits- oder Gasströmen.
- Strahlung ist elektromagnetischer Natur und wird aufgrund der inneren Energie einer Substanz emittiert, die sich in einem Zustand einer bestimmten Temperatur befindet.
Mit der Wärmeformel können Sie Berechnungen zur Bestimmung der übertragenen Energiemenge durchführen, die gemessenen Werte sind jedoch von der Art des laufenden Prozesses abhängig:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – Heizen und Kühlen;
- Q=mλ – Kristallisation und Schmelzen;
- Q=mr - Dampfkondensation, Sieden und Verdampfen;
- Q=mq – Brennstoffverbrennung.
Beziehung zwischen Körper und Temperatur
Um zu verstehen, was Strahlungswärmeübertragung ist, müssen Sie die grundlegenden Gesetze der Physik über Infrarotstrahlung kennen. Es ist wichtig zu bedenken, dass jeder Körper, dessen Temperatur absolut über Null liegt, immer thermische Energie abstrahlt. Es liegt im Infrarotspektrum elektromagnetischer Wellen.
Aber unterschiedliche Körper, die die gleiche Temperatur haben, haben unterschiedliche Fähigkeiten, Strahlungsenergie auszusenden. Diese Eigenschaft hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B.: Körperstruktur, Beschaffenheit, Form und Oberflächenbeschaffenheit. Die Natur der elektromagnetischen Strahlung bezieht sich auf die duale Korpuskularwelle. Das Feld vom elektromagnetischen Typ hat einen Quantencharakter, und seine Quanten werden durch Photonen dargestellt. Bei der Wechselwirkung mit Atomen werden Photonen absorbiert und übertragen ihre Energie auf Elektronen, das Photon verschwindet. Thermische Fluktuation des EnergieexponentenAtom in einem Molekül nimmt zu. Mit anderen Worten, die Strahlungsenergie wird in Wärme umgewandelt.
Strahlungsenergie gilt als Hauptgröße und wird mit dem Zeichen W bezeichnet, gemessen in Joule (J). Der Strahlungsfluss drückt den Mittelwert der Leistung über einen Zeitraum aus, der viel größer ist als die Schwingungsperioden (die während einer Zeiteinheit abgegebene Energie). Die vom Stream abgegebene Einheit wird in Joule pro Sekunde (J/s) ausgedrückt, das Watt (W) gilt als allgemein akzeptierte Option.
Einführung in die Strahlungswärmeübertragung
Jetzt mehr über das Phänomen. Strahlungswärmeübertragung ist der Austausch von Wärme, der Prozess der Übertragung von einem Körper auf einen anderen, der einen anderen Temperaturindex hat. Tritt mit Hilfe von Infrarotstrahlung auf. Es ist elektromagnetisch und liegt in den Bereichen der Wellenspektren elektromagnetischer Natur. Der Wellenbereich liegt im Bereich von 0,77 bis 340 µm. Als langwellig gelten Bereiche von 340 bis 100 µm, 100 - 15 µm gehören zum Mittelwellenbereich und kurze Wellenlängen von 15 bis 0,77 µm.
Der kurzwellige Anteil des Infrarotspektrums grenzt an das sichtbare Licht, und die langwelligen Anteile der Wellen gehen in die ultrakurzen Radiowellen über. Infrarotstrahlung zeichnet sich durch geradlinige Ausbreitung aus, sie kann brechen, reflektieren und polarisieren. Kann eine Reihe von Materialien durchdringen, die für sichtbares Licht undurchlässig sind.
Mit anderen Worten, Strahlungswärmeübertragung kann als Übertragung charakterisiert werdenWärme in Form von elektromagnetischer Wellenenergie, während der Prozess zwischen Oberflächen abläuft, die sich gegenseitig abstrahlen.
Der Intensitätsindex wird durch die gegenseitige Anordnung von Oberflächen, das Emissions- und Absorptionsvermögen von Körpern bestimmt. Strahlungswärmeübertragung zwischen Körpern unterscheidet sich von Konvektions- und Wärmeleitungsprozessen dadurch, dass Wärme durch ein Vakuum geschickt werden kann. Die Ähnlichkeit dieses Phänomens mit anderen beruht auf der Wärmeübertragung zwischen Körpern mit unterschiedlichen Temperaturindizes.
Strahlungsfluss
Strahlungswärmeübertragung zwischen Körpern hat eine bestimmte Anzahl von Strahlungsflüssen:
- Der intrinsische Strahlungsfluss - E, der vom Temperaturindex T und den optischen Eigenschaften des Körpers abhängt.
- Ströme einfallender Strahlung.
- Absorbierte, reflektierte und transmittierte Arten von Strahlungsflüssen. Zusammen ergeben sie Epad.
Die Umgebung, in der der Wärmeaustausch stattfindet, kann Strahlung absorbieren und ihre eigene einbringen.
Strahlungswärmeaustausch zwischen einer bestimmten Anzahl von Körpern wird durch einen effektiven Strahlungsfluss beschrieben:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Körper, bei jeder Temperatur, die die Indikatoren L=1, R=0 und O=0 haben, werden als "absolut schwarz" bezeichnet. Der Mensch hat das Konzept der "schwarzen Strahlung" geschaffen. Es entspricht mit seinen Temperaturindikatoren dem Gleichgewicht des Körpers. Die emittierte Strahlungsenergie wird anhand der Temperatur des Subjekts oder Objekts berechnet, die Beschaffenheit des Körpers hat darauf keinen Einfluss.
Befolgung der GesetzeBoltzmann
Ludwig Boltzmann, der von 1844-1906 auf dem Gebiet des österreichischen Kaiserreichs lebte, schuf das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Er war es, der es einer Person ermöglichte, das Wesen des Wärmeaustauschs besser zu verstehen und mit Informationen zu arbeiten und sie im Laufe der Jahre zu verbessern. Beachten Sie den Wortlaut.
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz ist ein integrales Gesetz, das einige Merkmale von absolut schwarzen Körpern beschreibt. Damit lässt sich die Abhängigkeit der Strahlungsleistungsdichte eines Schwarzen Körpers von seinem Temperaturindex bestimmen.
Gesetze befolgen
Die Gesetze der Strahlungswärmeübertragung gehorchen dem Stefan-Boltzmann-Gesetz. Die Intensität der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung und Konvektion ist proportional zur Temperatur. Die Strahlungsenergie im Wärmestrom ist proportional zur vierten Potenz der Temperatur. Das sieht so aus:
q=σ A (T14 – T2 4).
In der Formel ist q der Wärmestrom, A die Oberfläche des Körpers, der Energie abstrahlt, T1 und T2 sind die Temperaturen emittierenden Körper und die Umgebung, die diese Strahlung absorbiert.
Das obige Gesetz der Wärmestrahlung beschreibt exakt nur die ideale Strahlung, die von einem absolut schwarzen Körper (a.h.t.) erzeugt wird. Es gibt praktisch keine solchen Körper im Leben. Flache schwarze Flächen nähern sich jedoch dem A. Ch. T. Die Strahlung von Lichtkörpern ist relativ schwach.
Es wurde ein Emissionsfaktor eingeführt, um die Abweichung von der Idealität zahlreicher zu berücksichtigenMenge an s.t. in die rechte Komponente des Ausdrucks, der das Stefan-Boltzmann-Gesetz erklärt. Der Emissionsindex ist gleich einem Wert kleiner als eins. Eine flache schwarze Oberfläche kann diesen Koeffizienten auf 0,98 bringen, während ein Metallspiegel 0,05 nicht überschreitet. Daher sind die Extinktionen für schwarze Körper hoch und für spiegelnde Körper niedrig.
Über den grauen Körper (s.t.)
In der Wärmeübertragung fällt oft ein Begriff wie Graukörper. Dieses Objekt ist ein Körper, der einen spektralen Absorptionskoeffizienten für elektromagnetische Strahlung von weniger als eins hat, der nicht auf der Wellenlänge (Frequenz) basiert.
Die Wärmeabgabe ist entsprechend der spektralen Zusammensetzung der Strahlung eines schwarzen Körpers gleicher Temperatur gleich. Ein grauer Körper unterscheidet sich von einem schwarzen durch eine geringere Energieverträglichkeit. Zum spektralen Schwärzegrad von s.t. Wellenlänge wird nicht beeinflusst. Im sichtbaren Licht befinden sich Ruß, Kohle und Platinpulver (schwarz) in der Nähe des grauen Körpers.
Anwendungsgebiete des Wärmeübertragungswissens
Emission von Wärme findet ständig um uns herum statt. In Wohn- und Büroräumen findet man oft elektrische Heizungen, die mit Wärmestrahlung zu tun haben, und wir sehen es in Form eines rötlichen Schimmers einer Spirale - solche Wärme gehört zum Sichtbaren, sie „steht“am Rand der Infrarotspektrum.
Das Heizen des Raumes ist in der Tat mit einer unsichtbaren Komponente der Infrarotstrahlung verbunden. Nachtsichtgerät gilteine Wärmestrahlungsquelle und infrarotempfindliche Empfänger, mit denen Sie im Dunkeln gut navigieren können.
Sonnenenergie
Die Sonne ist zu Recht der stärkste Energieerzeuger thermischer Natur. Es erwärmt unseren Planeten aus einer Entfernung von 150 Millionen Kilometern. Die Intensität der Sonneneinstrahlung, die seit vielen Jahren und von verschiedenen Stationen in verschiedenen Teilen der Erde gemessen wird, entspricht etwa 1,37 W/m2.
Es ist die Energie der Sonne, die die Quelle des Lebens auf dem Planeten Erde ist. Derzeit sind viele Köpfe damit beschäftigt, den effektivsten Weg zu finden, es zu nutzen. Jetzt kennen wir Sonnenkollektoren, die Wohngebäude heizen und Energie für den täglichen Bedarf liefern können.
Zum Schluss
Zusammenfassend kann der Leser nun die Strahlungswärmeübertragung definieren. Beschreiben Sie dieses Phänomen in Leben und Natur. Strahlungsenergie ist das Hauptmerkmal der übertragenen Energiewelle bei einem solchen Phänomen, und die aufgeführten Formeln zeigen, wie man sie berechnet. Im Allgemeinen gehorcht der Prozess selbst dem Stefan-Boltzmann-Gesetz und kann je nach Art drei Formen annehmen: den Fluss der einfallenden Strahlung, Strahlung seines eigenen Typs und reflektiert, absorbiert und übertragen.
