Kategoria: Fizyka opublikowano: 10 lipca 2014 r.

Obraz domeny publicznej, źródło: Christopher S. Baird.

ciepło nie wzrasta, gorące powietrze (zwykle). Ciepło może rozprzestrzeniać się we wszystkich kierunkach. Istnieją trzy główne sposoby podróżowania ciepła:

1. promieniowanie: wszystkie długości fal fal elektromagnetycznych, w tym światło, przenoszą energię., Kiedy fale elektromagnetyczne uderzają w obiekt, są one częściowo absorbowane, a energia przenoszona przez fale jest przekształcana w ciepło w obiekcie. Ponadto gorące obiekty emitują fale elektromagnetyczne („promieniowanie termiczne”), które przenoszą energię i mogą ogrzewać inne obiekty, które uderzają. W luźnym sensie można myśleć o falach elektromagnetycznych jako o przenoszeniu ciepła z jednego obiektu do drugiego. Chociaż, ściśle mówiąc, kiedy fale podróżują, przenoszą tylko energię pola elektromagnetycznego, a nie ciepło. Ciepło jest generowane, gdy fale są absorbowane przez materię.,
2. przewodzenie: gdy jeden gorący obiekt jest w bezpośrednim kontakcie z innym obiektem, ciepło może przejść bezpośrednio z jednego obiektu do drugiego przez dotykające powierzchnie.
3. konwekcja. Gdy płyn taki jak powietrze lub woda dotknie gorącego obiektu, może się nagrzać, a następnie poruszać się luzem jako płyn, przenosząc w ten sposób ciepło szybko do nowych miejsc. Nagrzane powietrze jest częstym przykładem konwekcji ciepła. Z tego powodu „ciepło” i „gorące powietrze” często są ze sobą mylone.

promieniowanie cieplne ma tendencję do rozprzestrzeniania się we wszystkich kierunkach, a nie tylko w górę., Kiedy stoisz kilka kroków wstecz od dużego ogniska, większość ciepła, które otrzymujesz, jest dostarczana do ciebie za pośrednictwem promieniowania termicznego. Chociaż gorące powietrze płomienia ogniska porusza się głównie w górę, promieniowanie termiczne nie ma problemu z wydostaniem się na boki i uderzeniem w ciebie. Promieniowanie cieplne ogniska rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach, dzięki czemu możesz czuć, że ogrzewa Cię bez względu na to, gdzie stoisz (o ile jesteś wystarczająco blisko). Ogrzewanie słoneczne to kolejny przykład promieniowania cieplnego., Światło słoneczne nie ma problemu z podróżowaniem we wszystkich kierunkach przez przestrzeń kosmiczną i schodzeniem przez ziemską atmosferę, aby cię uderzyć.

ciepło podróżujące przez przewodzenie może również podróżować we wszystkich kierunkach. Przewodzone ciepło ma tendencję do poruszania się najbardziej w kierunku, w którym występuje największy gradient temperatury, oraz w kierunku, w którym materiał ma najwyższą przewodność cieplną. Innymi słowy, ciepło, które jest przewodzone, przemieszcza się najsilniej do regionów, które są najzimniejsze, wzdłuż ścieżek, gdzie ciepło spotyka najmniejszy opór., Jeśli położysz długi metalowy pręt po przekątnej, tak aby jego górny koniec znajdował się w płomieniu, a jego dolny koniec znajduje się na ziemi, ciepło z płomienia nie będzie miało problemu z podróżowaniem w dół pręta do dolnego końca poprzez przewodzenie.

ciepło podróżujące przez konwekcję może również poruszać się we wszystkich kierunkach, ale ma tendencję do poruszania się głównie na boki i w górę, jeśli naturalne prądy konwekcyjne mogą tworzyć się w płynie., Ciecze takie jak powietrze i woda zwykle stają się mniej gęste, kiedy są podgrzewane, powodując, że są popychane bokiem i ku górze przez zimniejszy, bardziej gęsty płyn wokół nich, który jest silniej ściągany w dół przez grawitację. Ale nie zawsze tak jest. Gdy woda utrzymuje się poniżej 4 ° Celsjusza, w rzeczywistości staje się bardziej gęsta, gdy się nagrzewa. Oznacza to, że w zimnym zimowym stawie cieplejsza woda tonie do dna. Tak więc nawet w przypadku czegoś tak prostego jak woda, ciepło poruszające się pod konwekcją nie zawsze podróżuje w górę.

konwekcja może być napędzana nie tylko grawitacją., W obrotowej ramie odniesienia, takiej jak Wirówka lub stół obrotowy, siła odśrodkowa może stać się siłą dominującą. W takim przypadku mniej gęste płyny (zazwyczaj cieplejsze) będą konwertować się w kierunku środka obrotu pod wpływem siły odśrodkowej, a bardziej gęste płyny (zazwyczaj zimniejsze) będą konwertować się z dala od środka obrotu. Sytuację tę można łatwo zweryfikować. Umieść zapaloną świecę w otwartym szklanym słoiku (aby nie wydmuchała) i umieść je na gramofonie., Gdy gramofon się obróci, zobaczysz punkt płomienia świecy w kierunku środka obrotu zamiast w górę. Innym przykładem może być konwekcja wymuszona przez wentylatory i pompy. Gorące powietrze nie ma problemu z opadaniem, jeśli wentylator dmucha w tym kierunku.

podsumowując, ciepło może podróżować we wszystkich kierunkach. Kierunek, w którym porusza się ciepło, zależy w dużej mierze od sytuacji. Ponadto nawet gorące powietrze może podróżować w różnych kierunkach, a nie tylko w górę. Gorące powietrze porusza się w górę tylko wtedy, gdy grawitacja jest dominującą siłą w pracy.,

tematyka: przewodzenie, konwekcja, elektromagnetyzm, energia, ciepło, gorące powietrze, światło, promieniowanie, promieniowanie cieplne, Termodynamika