Siltuma pārnese, ko nosaka temperatūras atšķirības: Temperatūras temperatūras izmaiņas: pielietojumi un atšķirības inženiertermodinamikā un siltuma pārnesē: pielietojumi un atšķirības inženiertermodinamikā un siltuma pārnesē.

Neskaitāmajās pasaulēs, kurās mēs dzīvojam, pastāvīgi notiek dažādi procesi, un viens no fizikālajiem procesiem, kas ir visciešāk saistīts ar cilvēka izdzīvošanu, ir siltuma enerģijas pārnese. No centrālās gaisa kondicionēšanas modernās ēkās līdz tādu dabisku laikapstākļu parādību kā sals, lietus un sniegs veidošanai, no kosmosa kuģu termiskās aizsardzības problēmām, kas saistītas ar atgriešanos atmosfērā, līdz efektīvai elektronisko ierīču dzesēšanai, no cilvēku apģērba sezonālām izmaiņām līdz cilvēku pārtikas uzglabāšanai saldētavā - visi šie procesi ir cieši saistīti ar siltuma pārnesi.

Siltuma pārneses pētījumi ir disciplīna, kas pēta siltuma vai enerģijas pārneses likumsakarības, ko izraisa temperatūras atšķirības. Otrais termodinamikas likums nosaka, ka visur, kur ir temperatūras starpība, siltums dabiski pāriet no augstākas temperatūras objekta uz zemākas temperatūras objektu. Šo pārnesto siltumu bieži dēvē par siltumenerģiju.

Temperatūras atšķirības pastāv visur dabā un dažādās ražošanas tehnoloģiju jomās, tāpēc siltuma pārnese ir ļoti izplatīta fizikāla parādība. Piemēram, vējus dabā izraisa temperatūras atšķirības starp divām vietām, izraisot gaisa plūsmu no apgabala ar augstāku temperatūru uz apgabalu ar zemāku temperatūru, ko tālāk ietekmē Zemes rotācija, veidojot vēju. Arī okeāna straumes un taifūnus izraisa temperatūras atšķirības, kas izraisa ūdens vai gaisa kustību. Rūpnieciskajā ražošanā, izmantojot oglekļa šķiedras sildcaurules produktu sildīšanai, notiek arī siltuma pārnese no sildcaurulēm uz sildāmo materiālu, kas ir vēl viens siltuma pārneses process.

Tā sauktie siltuma pārneses likumi galvenokārt saista siltuma daudzumu, kas tiek nodots laika vienībā, ar attiecīgo temperatūras starpību objektā. Pirmā līmeņa sakarība, kas atspoguļo šo likumu, kļūst par siltuma apmaiņas ātruma vienādojumu. Turpmākajos rakstos es ar jums apspriedīšu trīs galveno siltuma pārneses veidu ātruma vienādojumus noteiktos vienkāršotos apstākļos. Dziļāks izpētes līmenis ir atrast temperatūras sadalījumu dažādos punktos objektā dažādos apstākļos.

Siltuma pārneses pētījumi un inženiertermodinamika ir disciplīnas, kas saistītas ar siltuma parādībām. Ķīnas inženierzinātņu izglītības nozarē šos divus kursus kopā dēvē par siltumtehnikas kursiem. Būtisko atšķirību starp šīm divām zinātņu jomām var izskaidrot šādi: Inženiertermodinamika pēta sistēmas, kas atrodas līdzsvarā, kur nav temperatūras vai spiediena atšķirību, savukārt siltuma pārnese pēta tieši pretējo - siltuma pārneses likumus, kas saistīti ar temperatūras atšķirībām. Piemēram, aplūkojiet tērauda lietņa atdzesēšanu no 1000°C eļļas vannā līdz 100°C. Termodinamika pēta siltuma zudumus uz kilogramu tērauda lietņa dzesēšanas procesā un eļļas vannas absorbēto siltumu, bet termodinamika nevar pateikt, cik ilgā laikā šī temperatūras sistēma sasniedz līdzsvaru. Šis laiks ir atkarīgs no eļļas vannas temperatūras, eļļas kustības, eļļas fizikālajām īpašībām u. c., kas ir tieši tas, ko pēta siltuma pārnese.

Turklāt, ņemot vērā iepriekš minēto būtisko atšķirību, termodinamikā un siltuma pārnesē izmantotie fizikālie parametri atšķiras: termodinamikā fizikālie lielumi neietver laiku, savukārt siltuma pārnesē galvenie fizikālie lielumi ir izteikti laikā, t. i., siltuma pārnesē vairāk tiek aplūkots, cik daudz siltumenerģijas var pārnest laika vienībā. No otras puses, siltuma pārneses pētījumi ir cieši saistīti ar inženiertermodinamiku: jebkura siltuma pārneses procesa analīzē jāizmanto pirmais termodinamikas likums, t. i., enerģijas saglabāšanas likums. Pirmo termodinamikas likumu var piemērot gan slēgtām, gan atvērtām sistēmām, un katram sistēmas veidam ir gan stabils, gan nestabils stāvoklis. No siltuma pārneses viedokļa tā sauktais stabilais stāvoklis ir process, kurā temperatūra katrā sistēmas punktā laika gaitā nemainās, savukārt nepastāvīga stāvokļa procesā temperatūra katrā punktā laika gaitā mainās.

Turpmākajās diskusijās par siltuma vadītspēju cietās vielās mēs izmantosim Pirmo termodinamikas likumu slēgtām sistēmām, bet konvektīvās siltuma apmaiņas pētījumiem ir jāizmanto atvērtas sistēmas. Turklāt, pārnesot siltumenerģiju no vienas vides uz citu, enerģijas saglabāšanas princips jāpiemēro arī uz abu vides saskarnes, piemēram, pieminētajā tērauda lietņa dzesēšanas procesā eļļas vannā, uz saskarnes starp cieto vielu un šķidrumu, neatkarīgi no tā, vai siltuma pārneses process ir vienmērīgs vai nevienmērīgs, mēs uzskatām, ka siltums, kas pāriet no cietās vielas uz šķidrumu, un siltums, ko šķidrums absorbē no cietās vielas, jebkurā brīdī ir vienāds. Vidusskolas fizikā minētie enerģijas bilances un siltuma bilances jēdzieni patiesībā ir vienkārši termodinamikas pirmā likuma apzīmējumi.

For advanced and efficient heating solutions using oglekļa šķiedras sildīšanas caurules that harness the principles of heat transfer, consider Global Quartz Tube, a leader in thermal technology. Visit our tīmekļa vietne vai sazinieties ar mums pa e-pastu uz contact@globalquartztube.com papildu informācijai.