Prenos toplote: Razlika med redakcijama
Izbrisana vsebina Dodana vsebina
m MS 1000 je prestavil stran Prevajanje toplote na Prenos toplote prek preusmeritve: Prevajanje toplote je sicer poljuden, ampak nestrokoven in zavajujoč izraz za vrste prenosa toplotne energije, primernejši izraz je prenos toplote, ki zajema prevod, prestop in sevanje |
Brez povzetka urejanja |
||
Vrstica 1:
'''
* prevajanje toplote ali kondukcija v [[trdnina]]h mirujočih [[tekočina]]h▼
* prestop toplote ali [[konvekcija|konvekcijo]] v tekočinah▼
* [[sevanje]] toplote ali radiacija▼
Za toplotni tok, ki je posledica krajevno in časovno spremenljivega temperaturnega polja, veljajo zakoni termodinamike.
Prenešeno toplotno energijo lahko merimo le posredno z merjenjem temperature.
Na splošno ločimo tri osnovne, fizikalno različne mehanizme, čeprav v praksi le-ti pogosto nastopajo istočasno:
== Prevajanje toplote (kondukcija) ==▼
Poljudno se za opisovanje '''prenosa toplote''' marsikdaj uporabi pojme ''prevod toplote, prestop toplote, izgubljanje toplote, pridobivanje toplote ter prehod toplote.''
V strokovni literaturi se izraz prehod toplote uporablja pri nastopu vseh treh mehanizmov hkrati (zaporedno).
▲== Prevajanje toplote (kondukcija) ==
Empirični zakon prevoda toplote temelji na eksperimentalnem delu Biot-a, vendar je v glavnem poznan kot Fourierov zakon, ki pravi, da je toplotni tok v dani smeri sorazmeren površini, ki je pravokotna na smer toplotnega toka in temperaturnemu gradientuv tej smeri. V smeri osi x lahko zapišemo toplotni tok:<ref name=":0">{{Navedi knjigo|title=Prenos Toplote|last=Alujevič; Škerget|first=|publisher=Tehniška fakulteta Maribor|year=1990|isbn=|location=|page=|cobiss=}}</ref>
: <math> j = -\lambda \frac{\mathrm{d} T}{\mathrm{d} x} \!\, . </math>▼
Gostota toplotnega toka pa je:
== Prestop toplote (konvekcija) ==▼
<math>q_x=\frac{Q_x}{A_x}=-\lambda \frac{\partial T}{\partial x}</math>
Proporcionalnostni faktor λ je toplotna prevodnost snovi (snovna lastnost). Največjo prevodnost imajo v splošnem čiste kovine, pri plinih in parah pa je najmanjša:
{| class="wikitable"
|+Toplotne prevodnosti snovi
!kovine
!50 ... 400 W/mK
|-
|zlitine
|10 ... 120 W/mK
|-
|kapljevine
|0.1 ... 0.7 W/mK
|-
|izolacijske snovi
|0.03 ... 0.1 W/mK
|-
|plini
|0.007 ... 0.1 W/mK
|}
▲== Prestop toplote (konvekcija) ==
Prenos toplote med fluidom in trdno površino je pogojen z gibanjem fluida relativno glede na površino.
Če to gibanje nastane zaradi črpalke, ventilatorja, ipd., imamo opravka s prisilno konvekcijo. V nasprotnem primeru pa govorimo o naravni konvekciji, kjer je vzrok gibanja razlika gostot fluida, kar je posledica temperaturnih razlik med površino in fluidom.
Toplotni tok med trdno površino temperature <math>T_s</math>in okoliškim fluidom povprečne temperature <math>T_f</math>je podan z Newtonovim zakonom prestopa toplote:
<math>q=\alpha(T_s-T_f)</math>
α pomeni toplotno prestopnost (na enoto površine). Toplotna prestopnost je analitično določljiva le za zelo enostavne primere toka (npr. laminaren tok okrog teles enostavnih oblike). V splošnem pa jo določimo iz eksperimentalno dobljenih obrazcev.
Toplotna prestopnost ni snovna lastnost, saj je odvisna ne le od oblike in vrste snovi, temveč tudi od temperature, hitrosti fluida, itd.<ref name=":0" />
{| class="wikitable"
|+Toplotna prestopnost
(naravna konvekcija)
|zrak (ΔT=25°C)
|5...10 W/m^2K
|-
|olje (ΔT=25°C)
|30...60 W/m^2K
|-
|voda (ΔT=25°C)
|400...600 W/m^2K
|}
{| class="wikitable"
|+Toplotna prestopnost
(prisilna konvekcija)
|zrak (v=10m/s)
|20...40 W/m^2K
|-
|olje (v=5m/s)
|1800 W/m^2K
|-
|voda (m'=1 kg/s)
|10500 W/m^2K
|}
== Sevanje ==
Vse snovi oddajajo toploto v obliki toplotnega sevanja (elektromagnetno valovanje), ki pride do izraza pri višjih temperaturah. Telesa sevano toploto tudi vsrkavajo, odbijajo in prepuščajo.
Največji sevalni toplotni tok, ki ga telo s temperaturo T oddaja v prostor, je podan s Stefan - Boltzmannovim zakonom.
<math>E_0=\sigma T^4</math>
kjer je <math>E_0</math>gostota izsevanega toka črnega telesa, '''T''' absolutna temperatura in
<math>\sigma=5.6697 \times 10^{-8} W/m^2K^4</math>
== Viri ==
<references />
[[Kategorija:Termodinamika]]
[[Kategorija:Transportni pojavi]]
|