Кондукция и конвекция: Процесс выпечки — термоизлучение, конвекция, кондукция – HomeBaked

Процесс выпечки — термоизлучение, конвекция, кондукция – HomeBaked

8 008

Мы уже писали раннее о важности температуры ингредиентов. Теперь поговорим о том, как работают духовки, почему пригорают бисквиты и какой режим выпечки подходит для различных изделий. Зная эти основы, вы сможете лучше контролировать качество выпечки.

Существует 4 вида передачи тепла — термоизлучение, кондукция, конвекция и индукция. Остановимся на первых трех.

Термоизлучение

Термоизлучение — быстрая передача тепловых лучей от источника на поверхность другого тела. Если углубиться в физику, то тепловые волны приводят в движение молекулы на поверхности объекта и заставляют их быстро вращаться. Высвобождающаяся энергия вырабатывает тепло в объекте. Так работают электрические печи, тостеры. Поднесите руку к горячему листу металла — и вы почувствуете тепло. Листы с темной поверхностью аккумулируют больше тепла, именно поэтому на темных противнях выпекается все быстрее, чем на светлых и тем более блестящих, отражающих тепловые волны.

Именно поэтому очень важно содержать духовку и формы в чистоте, без пятен пригоревшей пищи. Они более темные, и будут излучать тепло сильнее, как следствие ваша выпечка будет пропекаться неравномерно, и может даже подгорать в тех местах, где идет более мощное излучение тепла. По этой же причине, не размещайте выпечку рядом со стенками духовки, помещайте ее в центр.

После того, как тепловое излучение достигло поверхности объекта, тепло проникает внутрь благодаря кондукции и конвекции.

Кондукция

Чтобы представить, как работает кондукция, вспомните принцип домино — одна костяшка падает на другую, и за ней по цепочке падают остальные. Когда молекула получает удар тепловой волны, она передает ее соседней и т.д. Это явление называется теплопередачей или кондукцией. Теплопередача проходит до того момента, пока весь продукт не станет горячим. Например, если вы ставите кастрюлю с чем-нибудь на плиту, нагревательная спираль передает энергию дну кастрюли, оттуда с помощью кондукции энергия передается всему содержимому.

И даже когда вы снимите кастрюлю с плиты, кондукция будет продолжаться, пока содержимое кастрюли и кастрюля не достигнут одной температуры. Поэтому процесс готовки или выпечки не останавливается даже сразу после того, как вы сняли кастрюлю с огня или вынули бисквит из духовки. Металлическая форма, в которой находится бисквит, продолжает передавать тепло, бисквит продолжает готовиться и терять влагу. Поэтому важно вынуть бисквит из формы как можно скорее. Во время остывания, горячий объект (например наш бисквит) передает свою энергию окружающей среде, нагревая ее, до тех пор, пока температуры не сравняются.

У разных веществ разная скорость передачи тепла (теплопроводность). У воды она низкая, именно поэтому, когда нужен очень деликатный медленный нагрев, мы пользуемся водяной баней.

У твердых тел теплопроводность выше, чем у жидкостей и газов. Зависит теплопроводность также и от толщины. Кастрюли с толстым дном греют медленнее, но за счет этого равномернее, поэтому пища в них реже пригорает. Некоторые кондитеры, при варке ванильного крема например, кладут сахар на дно кастрюли, чтобы молоко равномерно нагрелось и не подгорело, так как сахар медленно проводит тепло.

Разные материалы имеют разную теплопроводность. Одна из самых высоких — у меди. Алюминий также обладает высокой теплопроводностью, но он мягкий, легко царапается и деформируется, окисляет продукты, поэтому если у вас алюминиевые формы — используйте пекарскую бумагу. Формы из меди и алюминия используют, если нужно что-то очень быстро нагреть. Сдоба в таких формах плохо и неравномерно поднимается, потому что ей нужно больше времени.

Нержавеющая сталь плохо проводит тепло, поэтому формы из нее обычно тонкие, чтобы компенсировать низкую теплопроводность.

Керамика плохо проводит тепло, но равномерно, поэтому идеальна для приготовления продуктов, не требующих быстрого нагрева.

Антипригарное покрытие плохо проводит тепло, выступает в качестве изоляции источника тепла и продуктом, поэтому к нему ничего не пригорает. Но нужно быть аккуратными, чтобы не поцарапать его, тогда тепло будет передаваться неравномерно.

Конвекция

В процессе конвекции тепло передается через жидкости или газы. При этом более холодные потоки газа (воздуха) или жидкостей перемешиваются с более теплыми. Не важно, включен в вашей духовке этот режим или нет, конвекция все равно происходит. При включенном режиме конвекция лишь усиливается. Режим конвекции заставляет воздух активно циркулировать, а значит быстрее передавать тепло.

Именно благодаря конвекции, шкафы шоковой заморозки очень быстро охлаждают продукты, потому что потоки воздуха быстрее забирают тепло от объекта. Вы ведь замечали, что одна и та же температура зимой воспринимается по-разному, в зависимости от того, дует ветер или нет. Если ветер дует, становится гораздо холоднее, потому что потоки воздуха быстрее забирают тепло вашего тела. В горячей духовке происходят точно такие же процессы, тепло от нагревательных элементов передается быстрее. Конвекция нужна, если в духовке всего один нагревательным элемент и продукт пропекается неравномерно. Режим духовки «верх-низ» позволяет пропечатать продукты более равномерно, но не настолько быстро, как при конвекции.

При выпечке на режиме «конвекция» следует снизить температуру на 15 градусов, а время выпечки сократить на 25%.

Чтобы конвекция проходила свободно, не перегружайте печь, оставляйте пространство между противнями.

Бисквиты, сдобу, безе, суфле не стоит выпекать при конвекции, они подгорят и не успеют подняться.

Открытая дверца духовки, даже ненадолго, нарушает режим конвекции, потоки воздуха начинают циркулировать неправильно, создаются зоны, куда конвекция не доходит, а значит продукт готовится неравномерно.

 

 

5 1 голос

Рейтинг статьи

 

Смотрите также:

Кондукция — Справочник химика 21

    Теплопроводностью (кондукцией) называют процесс распространения тепла между частицами тела, находящимися в соприкосновении, при этом тепловая энергия передается внутри тела от одних частичек к другим вследствие их колебательного движения.
Процесс теплопроводности наблюдается в твердых телах и в тонких слоях жидкостей или газов. [c.120]
    Передача теплоты в неподвижной среде (молекулярная теплопроводность или кондукция) подчиняется закону Фика, согласно которому тепловой поток д (количество теплоты, передаваемое через единицу поверхности за единицу времени) пропорционален градиенту температуры  [c.259]

    Теплота может передаваться в среде разными способами молекулярной теплопроводностью (кондукцией), за счет диффузии молекул, естественной конвекции (под действием силы тяжести), вынужденной конвекции (при перемешивании) и излучением. Критерии теории подобия позволяют оценить условия, при которых преобладает тот или иной механизм теплопроводности. [c.260]

    Для простоты полагаем, что вдоль катализаторной трубки температура не изменяется (иначе говоря, продольный перенос теплоты не рассматривается) обсуждается только изменение температур по радиальной координате.

Теплота в сечении слоя катализатора переносится за счет кондукции (внутри зерен и в точках их соприкосновения) и конвекции (при движении синтез-газа между зернами) определенный вклад может вносить и излучение. Интенсивность теплопереноса удобно выражать, используя понятие эквивалентной теплопроводности — соответственно формуле (7.7). Коэффициент теплоотдачи от слоя катализатора к стенкам трубы обозначим а. [c.536]

    М. А. Михеев [Л. В-1] характеризует указанные три элементарных вида теплообмена следующим образом Явление теплопроводности, или кондукции, состоит в том, что обмен энергии происходит путем непосредственного соприкосновения между частицами тела. При этом в жидкостях и твердых телах (диэлектриках) перенос энергии осуществляется путем упругих волн, в газах — путем диффузии атомов или молекул, а в металлах — путем диффузии электронов. 

[c.7]

    Вьщеляют три вида теплопереноса теплопроводность (кондукцию), конвекцию и излучение. [c. 475]

    Тх,, Тх,, Тх — то же при теплопередаче лучеиспусканием и кондукцией (в этом случае Тх — температура ядра), °К  [c.59]

    Основным законом передачи тепла в неподвижной среде (молекулярной теплопроводностью или кондукцией) является закон Фурье, согласно которому тепловой поток пропорционален градиенту температуры  [c.22]

    Теплопередача лучеиспусканием и кондукцией система находится в состоянии лучистого равновесия. [c.62]

    Аналогично этому оптическая плотность не входит в формулу (4-8), 4-15) и (4-22), позволяющие рассчитать совместное действ 1е ствие лучеиспускания и кондукции, [c.126]

    В предыдущих главах рассматривался перенос тепла от твердой ловерхности в движущийся поток, обусловленный совместным действием кондукции и конвекции. В непосредственной близости от поверхности жидкость фактически находится в состоянии покоя и кондукция является единственным способом передачи тепла от поверхности.

Так как скорости потока увеличиваются с увеличением расстояния от стенки, то тепло переносится потоком во все возрастающем количестве (конвекция). В областях, отстоящих дальше от стенки, конвекция становится преобладающим способом переноса тепла. В турбулентном потоке непрерывное перемешивание частичек жидкости связано с колебаниями турбулентной скорости. Это перемешивание вызывает перенос тепла, когда в потоке имеются градиенты температур. Таким образом, в турбулентном потоке наблюдается третий тип теплообмена дополнительно к теплопроводности и конвекции, связанной с объемным движением жидкости. Процесс турбулентного перемешивания настолько мало понятен, что до сих пор еще никто не преуспел в предугадывании на основании одних вычислений картины теплообмена в турбулентном потоке. 
[c.253]

    В процессе передачи теплоты через зернистый слой, продуваемый газовым потоком, теплоперенос обычно представляют в терминах и символах кондукции, оперируя эквивалентной теплопроводностью  [c. 535]

    Физически множитель tip призван учесть два основных эффекта. Во-первых, в процессе работы регенератора не полностью используется аккумулирующая способность насадки температура ее внутренних зон (средняя по объему элемента насадки 0ср — тоже) в своем изменении может заметно отставать от температуры поверхности 0. Этот эффект выражается с помощью коэффициента использования насадки к он определяется соотношением количеств теплоты, которая может быть передана кондукцией внутрь насадки и которая на самом деле аккумулируется ею. Поэтому к зависит от критерия Фурье. И во-вторых, независимо от внутреннего теплопереноса должны быть учтены особенности конвективного теплообмена на поверхности насадки. Здесь определяющим будет критерий, прямо получаемый из уравнения нестационарного конвективного теплопереноса — типа (а) в разд. 7.10.2 — путем масштабных преобразований ах/ с р 1) s vj/, где / — определяющий линейный размер, выражающий соотнощение объема тела и его поверхности. Нетрудно убедиться, что ц/ представляет собой произведение критериев Фурье и Био  [c.597]

    На рис. 10.9 изображено изменение концентрации вещества С в одной из фаз (явления в другой фазе пока не рассматриваются взаимодействие фаз — предмет массопередачи). Примыкающая к границе (7) фазового раздела область, в которой наблюдается изменение С нормально к границе, называется диффузионным пограничным слоем. Изменение концентрации от значения на границе до С в ядре фазы происходит плавно. Для удобства анализа и расчета вводят понятие о модельной пограничной пленке с четкими границами и определенной толщиной 5д считают, что в этой пленке сосредоточено все изменение концентрации от С до С, а за пределами пленки (в ядре) концентрация постоянна. Диффузионная пограничная пленка аналогична тепловой (ее толщина т) и ламинарному пристеночному слою (5и) во всех этих пленках невелика роль турбулентного переноса (количества движения, теплоты, вещества), доминирует вклад молекулярного переноса — вязкость, кондукция, а в изучаемых здесь явлениях — диффузия. В общем случае толщина диффузионной пленки 5д не совпадает с и и 8р количественная оценка связи между ними дана в разд. [c.774]

    Под теплопроводностью (кондукцией) понимают перенос внутренней энергии из одной точки вещества в другую за счет энергообмена между структурными частицами вещества (столкновения молекул при их тепловом движении в газах и жидкостях, обмен энергией колебательного движения ионов в кристаллических решетках твердых тел и т. п.). Закон теплопроводности Фурье для вектора кондуктивного потока теплоты [c.228]

    Заметим, что рассмотренный механизм и формула (IX. 6) игнорируют непосредственное влияние на теплообмен диаметра частиц псевдоожижаемого твердого материала. Кроме того, представление о монотонном нисходящем движении тонкого слоя частиц вдоль поверхности теплообмена не соответствует реальному характеру потоков в псевдоожиженном слое. В действительности частицы движутся вдоль поверхности относительно короткое время, покидают зону близ поверхности и уходят в псевдоожиженное ядро, а их место занимают новые частицы, имеющие температуру этого ядра. Перенос тепла к частицам происходит и за счет теплопроводности через пленку частиц, и вследствие контакта между частицами и поверхностью, и кондукцией в пределах отдельных частиц. При этом интенсивность процесса определяется переносом тепла частицами, перемещающимися из ядра псевдоожиженного слоя к поверхности теплообмена и обратно. Смена частиц [c.293]

    Вторым членом в формуле (3.33), выражающим поток тепла кондукцией, можно пренебречь по сравнению с первым членом. [c.391]

    Все сколь угодно сложные процессы обмена теплотой в природе и в технике представляют собой комбинацию всего трех элементарных процессов переноса теплопроводности (кондукции), конвективного переноса и переноса электромагнитным излучением (лучистый перенос). [c.208]

    При горении твердых топлив волна горения не нарушается конвективными эффектами, по крайней мере, в макроскопических масштабах. Подход к проблемам горения в таких системах может оказаться достаточно простым, если рассмотреть механизм распространения пламени. Рассмотрим модель, которая предполагает, что температура поверхности, разделяющей конденсированную и газовую фазы, постоянна и что тепло в зону подогрева, расположенную ниже этой поверхности, поступает из пламенных газов кондукцией. Таким образом, здесь предполагается, что химические превращения в области ниже поверхности раздела имеют незначительное влияние на профиль температуры. [c.598]

    Т-ра спекания прозрачного стекла 1250 С, т-ра отжига 1080—1100° С, скорость кристаллизации макс. при т-ре 1600—1640° С. Теплоемкость прозрачного стекла при т-ре от О до 1600° С изменяется от 0,170 до 0,278 ккалЫг град. Вследствие совместного переноса тепла излучением и кондукцией эффективный (или сум- [c.561]

    Распределение тепловых потоков вдоль выделенных трубок тока показано на рис. 8-17. Там же приведены кривые плотности тепловыделения, рассчитанные из уравнений баланса теплоты для соответствующих элементарных отрезков трубок тока. Как видно из графика, кондуктивный поток теплоты в начале кривых всегда отрицателен (это соответствует подводу теплоты к данному участку трубки), а затем положителен (отвод теплоты) и практически отсутствует в области интенсивного подъема температуры и завершения горения. В свою очередь, удельное тепловыделение за счет химической реакции на начальном участке каждой из трубок тока весьма мало. Разогрев потока смеси в этой области осуществляется преимущественно за счет переноса теплоты эффективной теплопроводностью из периферийной зоны в прямоструйном факеле и из осевой в обращенном, а в конечном счете — от горящего за стабилизатором газа. Повышение температуры вдоль трубки сопровождается резким ростом скорости реакции и тепловыделения, а затем снижением их вследствие выгорания смеси. В этой области роль эффективной кондукции пренебрежимо мала и тепловыделение обеспечивает прирост конвективного потока тепла вдоль трубки. [c.201]

    В заметных (в петрологическом смысле). масштабах плавление пород протекает за 3—5 млн. лет. Таким образом, плавление пород нижней коры при фильтрации летучих из мантии, в соответствии с проведенными расчетами, хотя и протекает быстрее, ем при кондукции, но все же это сравнительно медленный, даже в геологических масштабах времени, процесс.[c.100]

    Под теплопроводностью (кондукцией) подразумевают процесс распространения тепла только вследствие теплового движения структурных частиц вещества (молекул, атомов, свободных электронов). В чистом виде теплопроводность имеется в твердых телах, т. е. в покрытиях подземных металлических трубопроводов. [c.39]

    Уравнения вида (4.63) могут иметь несколько решений, для которых выявлены области их существования [290]. На внешней аналогии уравнений теплового баланса для описания процесса с отводом тепла кондукцией и в сечении с максимальной телгаературой был основан выбор диаметра трубок по области существования устойчивых режимов [291]. Однако уравнения (11) из табл. 3.2 имеют единственное решение как начальная задача и непрерывно зависят от граничных условий, поэтому подход к выбору диаметра трубок должен быть иным. [c.214]

    При рассмотрении конденсации на частицах аэрозоля или каплях предполагалось, что движущий напор конденсации создается за счет пересыщения пара, но температуры капли и газов одинаковы. В действительности же это не совсем так. Сама конденсация сопровождается выделением тепла, которое поглощается каплей, что повыщяет ее температуру и тормозит дальней-щую конденсацию. Вместе с тем капли отдают тепло газам путем кондукции, конвекции и радиации. Влияние радиации может быть особенно сильным при течении газа в тонких каналах или тесных конвективных пуч-. ках с относительно холодной температурой поверхности. К сожалению, расчеты эти очень сложны, несовершенны и поэтому здесь не приводятся. [c.218]

    Расчет прогрева стекломассы, заполняющей ванну печи, как параллелепипеда, которому тепло сообщается через верхнюю плоскость и распространяется по направлению ко дну ванны вследствие теплопроводности, дает результаты, совпадающие с практикой, если использовать значение > Эфф=Ярад» копд (где Яконд коэффициент теплопроводности, происходящей вследствие кондукции). [c.15]

    Конвективная теплоотдача осуществляется не только благодаря свободному или дринудительному движению частиц капельной жидкости или газа, по и, в результате теплопроводности ( Кондукции) этих последних, и предлагаемые расчетные формулы, основанные на экспериментальных данных, отражают суммарный эффект обоих видов теплоотдачи.[c.40]

    Когда две поверхности, имеющие разные температу- ры, разделены поглощающей и излучающей средой, теплообмен между ними является сложным процессом, так как состоит из протекающих одновременно и вл1ияю.щих друг а друга а) конвективной теплопередачи, в которой участвует теплопроводность (кондукция) движущейся среды б) теплопередачи только теплопроводностью, если среда неподвижна в) теплопередачи лучеиспусканием, проникающим сквозь среду от одной поверхности к другой, причем в последней участвует и лучеиспускание самой среды. [c.53]

    Лучистый теплоперенос в химических и смежных областях производства встречается реже и вносит чаще всего меньщий вклад, чем кондукция и конвекция. Он важен прежде всего в ряде высокотемпературных процессов, а также в тех случаях, когда другие виды теплопереноса характеризуются низкой интенсивностью — тогда вклад лучистого переноса теплоты оказывается ощутимым (пример потери теплоты от стенок изолированного аппарата в окружающую среду). По указанным при- [c.509]

    Анализ на знак второй производной в точке экстремума показывает, что 2п проходит через минимум значит, при кр теплопотери проходят через максимум. Таким образом, при наращивании слоя изоляции теплопотери Q могут сначала повышаться, достигая Отах при дальнейшем росте d они понижаются. Такой характер функции С((/ ) определяется соотношением пропускных способностей двух стадий теплопереноса кондукции через слой изоляции и конвекции от изоляции к среде. При малых би, d пропускная способность конвективной стадии может бьггь меньше, нежели кондуктивной тогда конвективная стадия контролирует интенсивность теплопередачи в целом с увеличением пропускной способности (за счет роста / ) поток теплоты Й возрастает. При больших одновременно с ростом аг/ и снижается пропускная способность кондуктивной стадии, теперь уже эта стадия — медленная, она контролирует процесс поток теплоты Й в целом уже зависит от характера влияния dy именно на этой стадии.[c.543]

    Если, например, кР 0 С, [или, что то же самое применительно к (7.266), а, Ь 1], то перенос теплоты лимитируется теплопередачей через поверхность, поскольку величина /(кР) значительно превосходит остальные слагаемые в знаменателе выражения (7.26а). В этом случае говорят о тепло-переносе в условиях поверхностной задачи. Для расчета теплопереноса здесь необходимо знание всех кинетических характеристик (аь аз >-ст и 5 и т.п.) в то же время пропускные способности теплопереноса с потоками теплоносителей ОуСу и в этом случае роли не играют, их воздействие на процесс пренебрежимо мало. Для интенсификации теплопереноса здесь надо повышать кР при этом может возникнуть вопрос, какая из стадий поверхностного теплообмена (а] или аз либо кондукция через стенку) является лимитирующей. Если, скажем, а Р а2р, ( -ст/ сг) ТО, как показано в разд. 1.8.6 (анализ по значению критерия Био), процесс контролируется теплоотда- [c.569]

    Другое исследование Орнингом [343] воспламенения пылевидного топлива под давлением показывает, что коэффициент теплопередачи конвекцией влияет больше, чем коэффициент теплопередачи кондукцией (в статических условиях) от топлива к окружающей среде. Наблюдается тормозящий эффект давления, не преодолеваемый добавкой кислорода. Как уже было нами рассмотрено, влияние давления на процесс сказывается еще в торможении скорости горения летучими, выделяющимися из угольной пыли (стр. 244). [c.271]

    Здесь добавляется поток тепла контактной кондукцией через остальную площадь, не занятую норами (1 — т), причем Х — коэффициент теплопроводности при непосредственном соприкосновении частиц. Майерс [404] приводит следующую формулу, заимствованную у Терреса [475], для суммарного коэффициента теплопроводности  [c.441]

    O HOBRoe отличие от нашего вывода заключается в том, что в формуле Maiiep a (7.40) в третьем члене, выражающем радиацию между частицами топлива, не учтено термическое сопротивление теплопроводности частиц, иначе говоря, не учтена дискретность среды, в силу которой передача тепла происходит по частице кондукцией, а от частицы к частице за счет излучения. При низких температурах можно [c. 442]

    Особо следует остановиться на первом члене в формуле (7.42), выражающем теплопроводность непосредственно через соприкосновение частиц. Ранее [371] мы полагали, что Хц = Х — коэффициенту теплопроводности самих частиц. Но опытные данные [436] подтверждают, что теплопроводность слоя кондукцией при точечном соприкосновении (см. рис. 111) близка к нулю. Поэтому вместо X следует ввести некоторый другой коэффициент учитывающий уменьшение площади соприкоснове- [c.442]

    В результате получим одпо уравнение, выражающее общий баланс тепла в единице объема слоя. Первые дна члена выражают тепло, затраченное в единицу времени на нагревание газа и твердых частиц третий член выражает результирующий поток тепла суммарной теплопроводностью— кондукцией и излучением (см. стр. 443) пятый — результирующий поток тепла за счет движопия частиц последние два члена выражают тепло, выделениоо и поглощенное химическими реакциями— окислония углерода и восстановления СО2. Анализ суммарного уравнения (7. 102) приводит к следующим безразмерным соотношениям  [c.456]

    Перенос теплоты внутри капиллярно-пористой структуры материалов в общем случае происходит вследствие всех трех существующих элементарных видов переноса теплопроводности (кондукции), конвективного переноса вместе с перемещающимися потоками конденсированной, газовой или паровой фаз и лучистого переноса. Теплопроводностью теплота в пористом материале проходит как по твердому скелету, так и по среде, заполняющей объемы пор. В зависимости от геометрии пористой структуры материала эти два кондуктивных потока теплоты могут быть параллельными, последовательными или представлять собой комбинацию последовательно-параллельных тепловых потоков [16]. Поток теплоты через отдельную пору, заполненную текучей средой, обычно записывается в виде некоторой эквивалентной теплопроводности q = K sAtld, где At — разность температуры противоположных стенок поры размером d в направлении потока теплоты, X [c. 49]

    Как известно, при отсутствии конвекции основными видами переноса теплоты через слой исследуемой жидкости являются кондукция и излучение. Обычно считают, что влияние излучения в условиях измерений коэффициента теплопроводностт в тонки.х слоях жидкостей (/1=0,3 -1 мм) при комнатных температурах ничтожно мало и поэтому при обработке результатов измерений поправку на излучение не вводят. При более высоких температурах излучение может оказать влияние на измерения коэффициента теплопроводности. [c.176]

    Рассмотрим несколько конкретных моделей магнитогид-родинамических устройств. Условно магнитогидродина-мические насосы можно разделить на два класса кондукци-онные насосы и индукционные насосы. В последнее время интерес к электромагнитным насосам значительно возрос. Успешно эти насосы используются в металлургии (для непрерывной транспортировки металла), ядерной энергетике, других отраслях. [c.695]

    При скоростях фильтрации Ыг= 10″ +10 см/с скорость перемещения фазовой границы при конвективном плавлении существенно зависит от кондуктивной составляющей, так как даже для больших отрезков времени значения первого и второго членов в уравнениях (5. 47), (6.21) сопоставимы. В таких случаях масштабы, плавления практически того же порядка, что и при анатексисе, когда реализуется кондуктивное плавление пород. Следовательно, на больших глубинах плавление пород при гранитизации практически определяется кондукцией, а ее можно оценить, используя классическую постановку задачи ьтефана. [c.112]

    В области температур выше 400° С доля переноса тепла лучеиспусканием становится заметной. Тепло передается между смежными стенками соседних элементов зерен. Очевидно, что перенос тепла лучеиспусканием должен сопровождаться в той или иной мере переносом тепла теплопроводностью. По аналогии с механизмом переноса тепла кондукцией интенсивность переноса тепла лучеиспусканием оценивается обычно коэффициентом теплопроводности лучеиспуканием Ядуч [в кал (м ч град)]. В соответствии с общими закономерностями лучистого теплообмена [1, 28] коэффициент теплопроводности лучеиспусканием определяется следующим образом  [c.335]

    В рабочем пространстве печи имеет место сложный теплообмен всеми способами лучеиспусканием, конвекцией (соприкосновением) и теплопроводностью (рис. 11-6). Указанные виды теплообмена проявляются одновременно и в сочетании друг с другом так, конвекция тепла в газах и жидкостях идет одновременно с теплопроводностью (кондукцией), лучеиспускание одновременно с конвекцией ( радиационно-конвективный теплообмен), или с теплопроводностью (радиационно-кондуктивный теплообмен). Тепло от раскаленных газов передается как непосредственно поверхности нагреваемых изделий лучеиску-сканием и конвекцией, так и своду, стенам и поду печи (также лучеиспусканием и конвекцией). Внутренняя поверхность огнеупорной кладки печи, нагреваясь, передает тепло лучеиспусканием поверхности материала через слой движущихся газов, частично поглощающих это тепло. Таким образом, свод, стены и под играют роль вторичных излучателей. Часть тепла, идущая от газов к своду, стенам и поду, проходит через кладку вследствие ее теплопроводности и теряется в окружающую среду. Изделия соприкасаются с подом печи и от раскаленного пода тепло отчасти передается также и путем теплопроводности. Наконец, внутрь нагреваемых изделий тепло передается посредством теплопроводности. Таким образом, теплообмен в рабочем пространстве печи может быть изображен следующей схемой  [c.158]


Разница между проводимостью, конвекцией и излучением

В то время как проводимость — это передача тепловой энергии посредством прямого контакта, конвекция — это движение тепла за счет реального движения вещества; Излучение — это передача энергии с помощью электромагнитных волн.

Вещество присутствует вокруг нас в трех состояниях: твердое тело, жидкость и газ. Преобразование вещества из одного состояния в другое называется изменением состояния, которое происходит за счет теплообмена между веществом и его окружением. Таким образом, тепло — это переход энергии из одной системы в другую из-за разницы в температуре, которая происходит тремя различными способами: проводимость, конвекция и излучение.

Люди часто неверно истолковывают эти формы теплопередачи, но они основаны на разнообразном физическом взаимодействии для передачи энергии. Чтобы изучить разницу между проводимостью, конвекцией и излучением, давайте взглянем на статью ниже.

Сравнительная таблица

Основа для сравнениякондукцияконвекцияизлучения
Имея в видуПроводимость — это процесс, при котором передача тепла происходит между объектами при непосредственном контакте.Конвекция относится к форме теплопередачи, при которой энергетический переход происходит внутри жидкости.Радиация намекает на механизм, в котором тепло передается без какого-либо физического контакта между объектами.
ПредставлятьКак тепло распространяется между объектами в прямом контакте.Как тепло проходит через жидкости.Как тепло течет через пустые пространства.
причинаИз-за разницы температур.Из-за разницы в плотности.Происходит от всех объектов при температуре выше 0 К.
встречаемостиПроисходит в твердых телах, через молекулярные столкновения.Происходит в жидкостях, фактическим потоком вещества.Происходит на расстоянии и не нагревает промежуточное вещество.
Передача теплаИспользует нагретое твердое вещество.Использует промежуточное вещество.Использует электромагнитные волны.
скоростьМедленныйМедленныйБыстро
Закон отражения и преломленияНе следуетНе следуетследить

Определение поведения

Под проводимостью можно понимать процесс, который обеспечивает прямую передачу тепла через вещество из-за разницы в температуре между соседними частями объекта. Это происходит, когда температура молекул, присутствующих в веществе, увеличивается, что приводит к энергичным колебаниям. Молекулы сталкиваются с окружающими молекулами, заставляя их вибрировать, что приводит к переносу тепловой энергии в соседнюю часть объекта.

Проще говоря, всякий раз, когда два объекта находятся в прямом контакте друг с другом, происходит передача тепла от более горячего объекта к более холодному, что обусловлено проводимостью. Кроме того, объекты, которые позволяют теплу легко проходить через них, называются проводниками.

Определение конвекции

В науке конвекция подразумевает форму теплопередачи посредством реального движения вещества, которое происходит только в жидкостях. Под жидкостью подразумевается любое вещество, молекулы которого свободно перемещаются из одного места в другое, например жидкость и газы. Это происходит естественно или даже принудительно.

Гравитация играет большую роль в естественной конвекции, так что, когда вещество нагревается снизу, приводит к расширению более горячей части. Из-за плавучести более горячее вещество поднимается, так как оно менее плотное, и более холодное вещество заменяет его, опускаясь на дно из-за высокой плотности, которая при нагревании движется вверх, и процесс продолжается. В конвекции, при нагревании вещества, его молекулы рассеиваются и раздвигаются.

Когда конвекция выполняется принудительно, вещество вынуждено двигаться вверх любыми физическими средствами, такими как насос. Например, система воздушного отопления.

Определение радиации

Механизм теплопередачи, в котором не требуется среда, называется излучением. Это относится к движению тепла в волнах, так как ему не нужны молекулы для перемещения. Объект не должен находиться в прямом контакте друг с другом для передачи тепла. Всякий раз, когда вы чувствуете тепло, не касаясь объекта, это происходит из-за радиации. Кроме того, цвет, ориентация поверхности и т. Д. Являются одними из свойств поверхности, от которых сильно зависит излучение.

В этом процессе энергия передается через электромагнитные волны, называемые лучистой энергией. Горячие объекты обычно излучают тепловую энергию в более прохладную среду. Излучающая энергия способна перемещаться в вакууме от ее источника к более прохладной среде. Лучший пример излучения — солнечная энергия, которую мы получаем от Солнца, хотя это далеко от нас.

Ключевые различия между проводимостью, конвекцией и излучением

Существенные различия между проводимостью, конвекцией и излучением объясняются следующим образом:

  1. Проводимость — это процесс, при котором тепло передается между частями континуума через прямой физический контакт. Конвекция — это принцип, при котором тепло передается потоками в жидкости, то есть жидкости или газе. Излучение — это механизм теплопередачи, в котором переход происходит через электромагнитные волны.
  2. Проводимость показывает, как тепло передается между объектами, находящимися в непосредственном контакте, но конвекция отражает, как тепло распространяется через жидкости и газы. В отличие от этого излучение указывает, как тепло распространяется через места, где нет молекул.
  3. Проводимость происходит в результате разницы в температуре, то есть тепловых потоков из области высокой температуры в область низкой температуры. Конвекция происходит из-за изменения плотности, так что тепло перемещается из области низкой плотности в область высокой плотности. Наоборот, все объекты выделяют тепло, имея температуру более 0 К.
  4. Проводимость обычно происходит в твердых телах, через молекулярное столкновение. Конвекция происходит в жидкостях путем массового движения молекул в одном направлении. Напротив, Излучение происходит через вакуум пространства и не нагревает промежуточную среду.
  5. Передача тепла осуществляется через нагретое твердое вещество по проводимости, а при конвекции тепловая энергия передается через промежуточную среду. В отличие от этого, рацион использует электромагнитные волны для передачи тепла.
  6. Скорость проводимости и конвекции медленнее, чем излучение.
  7. Проводимость и конвекция не подчиняются закону отражения и преломления, тогда как излучение подчиняется одному и тому же.

Заключение

Термодинамика — это исследование теплообмена и связанных с ним изменений. Проводимость — это не что иное, как передача тепла от горячей части к более холодной. Конвекция — это передача тепла движением жидкости вверх и вниз. Излучение возникает, когда тепло проходит через пустое пространство.

Основы кулинарной науки. Часть 2 • Guilty Food

1. Передача тепла

В первом уроке мы выяснили, что такое тепло, и как оно влияет на различные компоненты пищи. Теперь пришло время разобраться, как мы можем передать его в продукты. В кулинарии существует 3 основных способа передачи тепла.

Первый называется кондукция или теплопроводимость (conduction). В этом случае тепло передается между двумя твердыми телами при их непосредственном контакте. Яркий пример — стейк на сковороде.
Когда мы кладем его на горячую поверхность, активные молекулы сталкиваются с неактивными и передают им свою энергию, те, в свою очередь, нагреваются и передают ее дальше, то есть кондукция продолжается уже внутри продукта. Постепенно стейк начинает прожариваться от краев к центру.

Примеры кондукции: обжарка на сковороде, стир-фрай.

Второй метод – конвекция (convection). В этом случае передача тепла происходит через жидкости и газ (воздух). Например, когда мы варим яйцо, жарим крылышки во фритюре, запекаем баранину в духовке или готовим рыбу на пару. При нагревании часть газа или жидкости поднимается вверх, в то время как более холодная часть опускается вниз. Такой круговорот называется естественной конвекцией.

Существует также искусственная конвекция, создаваемая механическими средствами. Например, вентилятор в духовке, который помогает пище готовиться быстрее и равномернее, или ложка, которой вы мешаете кофе.

Примеры конвекции: варка, запекание в духовке, приготовление на пару или во фритюре.

Следует помнить, что разные среды имеют разную скорость теплопередачи (heat transfer coefficient). К примеру, воздух проводит тепло намного медленнее, чем вода. Если вы случайно опустите руку в кипящую воду, то, несомненно, сразу же получите ожог. При этом вы легко можете засунуть руку в разогретую до такой же температуры духовку на несколько секунд без всяких последствий.

Это объясняет, почему одни кулинарные техники готовят продукты быстрее, а другие медленнее, а также наглядно демонстрирует разницу между температурой и энергией. Как видите, одинаковые по температуре материалы передают энергию с разной интенсивностью. Ниже представлены коэффициенты теплопередачи при некоторых видах нагрева.

Натуральная конвекция через воздух – 10-30 W/m2 K
Искусственная конвекция через воздух — 200 — 300 W/m2 K
Водяная баня – 100 — 200 W/m2 K
Натуральная конвекция через масло – 300 — 600 W/m2 K
Искусственная конвекция через воду – 300 — 6000 W/m2 K
Конденсированный пар — 200 — 20000 W/m2 K

Третий способ передачи тепла — излучение (radiation). Излучение — это волны чистой энергии, которая может перемещаться даже через вакуум, например энергия солнца. Когда мы готовим барбекю, мы видим раскаленные докрасна угли. Это значит, что они стали источником инфракрасного (электромагнитного) излучения, которое готовит нашу еду. Когда молекулы поглощают излучение, они начинают колебаться, а следовательно температура продукта увеличивается. К излучению можно отнести микроволновое излучение, промышленные электрические грили и приготовление на углях.

Когда вы запекаете что-то в духовке под раскаленным грилем, вы запросто можете открыть дверь духовки, не боясь, что еда станет готовиться медленнее, так как в данном случае тепло передается пище посредством излучения, а не конвекции (разогретого воздуха).

Температура и энергия — не одно и тоже.

Примеры излучения: раскаленные угли, электрический гриль.

Чем темнее предмет, тем больше излучения он поглощает. Вы же знаете, как жарко ходить летом в черной одежде. С посудой все точно также. Например, прозрачная посуда полностью пропускает излучение, черная поглощает, а белая или серебристая отражает. Этот эффект может объяснить, почему так быстро подгорает еда под грилем. Сырые продукты — светлые и хорошо отражают излучение. По мере приготовления начинается карамелизация или реакция Майяра, и на еде появляется золотистая корочка. Чем темнее становится поверхность, тем быстрее она поглощает излучение.

Было у вас такое: опускаете хлеб в тостер и через минуту он выпрыгивает совсем бледным. Опускаете его еще на минуту и получаете черный уголек. Эффект отражения и поглощения в действии. Так что хорошенько следите за едой, когда готовите ее под грилем.

Микроволновое излучение работает немного по-другому. Микроволны могут проникать внутрь продуктов на расстояние до нескольких сантиметров, что позволяет разогревать пищу очень быстро, так как не нужно ждать, пока тепло от края продукта перейдет к центру за счет конвекции. Однако есть и минусы — в микроволновке нельзя получить золотистую корочку.

Конечно же, чаще всего в процессе приготовления пищи участвует не один, а сразу несколько процессов. Например, когда мы жарим рыбу на гриле, конвекция происходит при ее соприкосновения с решеткой, горячий воздух, поднимающийся от углей, готовит ее при помощи конвекции, а также раскаленные докрасна угли излучают энергию, которая тоже готовит нашу рыбку.

Тепло передается рыбе сразу тремя способами: конвекцией, кондукцией и излучением.

2. Как понять, что еда готова?

В завершении непростой темы кулинарной науки я хочу затронуть еще один важный момент – готовность пищи. Как мы можем определить, что еда готова? Для этого должны произойти две вещи.

Во-первых, продукт внутри должен достичь определенной температуры. Это важно не только для вкуса, но и для безопасности пищи. Например, стейк из говядины будет готов при внутренней температуре 55 градусов, а курице нужно 70-75 градусов. Самый надежный способ не пропустить этот момент – использовать термометр.

Во-вторых, с продуктом должны произойти необходимые нам изменения, такие как денатурация или коагуляция белков, реакция Майяра, желатинизация крахмалов и так далее. Действительно, нежная вырезка будет готова через 5 минут, когда нагреется до 55 градусов, но если мы готовим говядину по-бургундски или оссобуко, то понадобится несколько часов для того, чтобы соединительная ткань разрушилась, и мясо стало мягким. Рис тоже очень быстро достигает температуры кипящей воды, тем не менее мы должны дождаться, пока крахмал не впитает воду и не увеличится в размере, то есть желатинизируется.

Также время приготовления будет зависеть от вида, размера и температуры самого продукта, а также выбранного температурного режима и техники приготовления. Как мы выяснили выше, сварить мясо можно намного быстрее, чем запечь в духовке.

И вот мы подошли к тому, с чего начали. Чтобы уверенно чувствовать себя на кухне, нужно понимать, что и для чего вы делаете. Если просто следовать рецепту, то может возникнуть много проблем: вы взяли окорок вместо вырезки, начали готовить мясо сразу из холодильника, не дав ему согреться, поставили его в духовку без конвекции, хотя автор рецепта использовал конвекционную, и так далее, и так далее…

Поэтому используйте рецепты не как догму, а как рекомендации к действию, не забывая применять свой опыт и знания. Если вы будете понимать суть рецептов, то сможете изменять их, придумывать собственные и делать на кухне то, ради чего и стоит изучать кулинарию – творить.

В следующем уроке мы начнем рассматривать различные кулинарные техники. До встречи!

Кондукция — Энциклопедия по машиностроению XXL

Применительно к теплообмену крупных частиц с поверхностью (горизонтальной трубой) в результате упрощений авторы [106] фактически интерпретировали конвективную составляющую частиц как чистую кондукцию, записав ее в виде  [c.81]

Процесс переноса тепла теплопроводностью происходит между непосредственно соприкасающимися телами или частицами тел с различной температурой. Учение о теплопроводности однородных и изотропных тел опирается на весьма прочный теоретический фундамент. Оно основано на простых количественных законах и располагает хорошо разработанным математическим аппаратом. Теплопроводность, или кондукция, представляет собой, согласно взглядам современной физики, молекулярный процесс передачи теплоты. В металлах при такой передаче теплоты большую роль играют свободные электроны.  [c.345]


Применяется также сушка сублимацией и сушка в вакууме при низких температурах и давлении (1,333-10 МПа и выше). Теплота к материалу в этом случае подводится кондукцией от нагретой поверхности или радиацией от нагретых экранов. Следовательно, вакуумная сушка практически является кондуктивной или терморадиационной. Сублимационная сушка осуществляется при давлении менее 0,62 10 МПа, т. е. ниже тройной точки для воды, влага при этом превращается в лед и удаляется путем испарения льда (сублимации) за счет сообщения теплоты материалу извне.  [c.357]

Тепло самопроизвольно распространяется от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой. При наличии разности температур в одном теле или во многих телах (твердых, жидких и газообразных) возникает процесс теплообмена или теплопередачи, который протекает тем интенсивнее, чем больше разность температур. Теплообмен является сложным процессом. Однако ради простоты изучения различают три элементарных вида теплообмена теплопроводность (кондукцию), конвекцию и тепловое излучение.  [c.134]

Размеры 7 — 245 Кондукция I (1-я) — 482, 496 Конечные пластические деформации 1 (2-я) — 194  [c.112]

Теплопередача — обусловленная разностью температур передача теплоты от одного тела к другому или от одних частей тела к другим частям того же тела. Рассматривают теплопередачи кондуктивную (кондукцию, теплопроводность), конвективную (конвекцию), радиационную (теплопередачу излучением, лучистую теплопередачу). Действительные процессы теплопередачи обычно сложны, в них все виды теплопередачи сопутствуют друг другу расчёт таких сложных процессов упрощается путём изучения отдельных видов теплопередачи, абстрагируясь от других. Задачи теплопередачи могут охватывать области, где каждая точка характеризуется определённой температурой, остающейся неизменной во времени (стационарное температурное поле), и области, где каждая точка имеет температуру, меняющуюся по времени (нестационарное температурное поле) в первом случае—установившаяся (стационарная) теплопередача, во втором—неуста-новившаяся (нестационарная).  [c.482]

Кондукция (теплопроводность) в стационарном температурном поле. Температура в любой точке не претерпевает изменений по времени. Диференциальное уравнение теплопроводности  [c.488]

Теплопередача кондукцией и конвекцией  [c.496]

Распространённой технической задачей является теплопередача от одной жидкой (газообразной) среды через твёрдую стенку к другой жидкой (газообразной) среде, т. е. механизм теплопередачи охватывает и конвекцию и кондукцию.  [c.496]

В круглой цилиндрической многослойной стенке (трубе) поле температур определяется условиями, совпадающими с таковыми в задаче о кондукции. Внутренняя поверхность омывается подвижной средой с температурой при коэфициенте теплоотдачи aj, внешняя — с температурой при  [c.497]


Распределение температур в слое см. выше кондукцию.  [c.497]

При подогреве токами высокой частоты скорость нагревания каждого участка объёма материала зависит от величины градиента напряжения в данном участке скорость нарастания температуры не зависит от состояния соседнего участка, вследствие чего при условии однородности материала и постоянства градиента напряжения температура во всех участках материала будет одинакова в каждый данный момент. Передача тепла кондукцией здесь не играет роли, а потому плохая теплопроводность прессовочных материалов не является в условиях обогрева токами высокой частоты отрицательным фактором.  [c.681]

Световое моделирование радиационного теплообмена обладает рядом достоинств, способствующих его применению. Во-первых, сам по себе принцип светового моделирования позволяет исследовать процесс радиационного теплообмена в чистом виде и избежать ошибок, вносимых конвекцией и кондукцией, которые существенно осложняют экспериментальное исследование радиационного переноса на тепловых моделях. Во-вторых, световая модель имеет комнатную температуру, что существенно упрощает все операции экспериментирования и измерения по сравнению с излучающей системой, работающей при высоких температурах. В-третьих, применяемые для регистрации световых потоков измерительные средства могут быть изготовлены с большей чувствительностью и точностью, чем измерительные приборы для теплового излучения. И, наконец, метод светового моделирования является очень эффективным способом для определения как локальных, так и средних коэффициентов облученности. Его использование для этой цели дало хорошие результаты [Л. 27, 156].  [c.298]

Локальное значение теплового потока кондукции через кольцевой слой аргона в калориметрической системе (фиг. 2) определяется по формуле  [c.88]

Характерной стороной поверхностного горения является быстрота теплообмена между тонким слоем горящего газа и поверхностью, позволяющая достигать очень высоких температур поверхности даже при наличии интенсивной теплоотдачи в окружающую среду. Вопрос этот экспериментально почти не изучен, но надо предполагать, что при поверхностном сжигании зона горения топлива с максимумом температур располагается настолько близко к поверхности, что возникает теснейший контакт между молекулами горящей смеси и омываемой поверхностью, и вследствие этого теплопередача всех видов (радиация, конвекция и кондукция) протекает в наиболее благоприятных условиях. Поскольку поверхность шероховата и содержит множество микро-и макропор, можно предполагать, что благодаря действию поверхностных сил процесс горения происходит не только в тонком слое вне поверхности, но и в какой-то степени как бы внутри ее — в порах.  [c.256]

В расчетах высокотемпературных псевдоожиженных систем часто приходится встречаться и с задачами сложного теплообмена, когда одновременно происходят лучистый обмен, кондукция и конвекция. Это главным образом задачи расчета теплообмена поверхностей со слоем.  [c.97]

Одна частица воспринимает кондукцией за время dx количество тепла  [c.324]

В общем случае передача теплоты в немонолитном термоизоляторе происходит путем кондукции, конвекции и теплового излучения. Однако для упрощения инженерных методик расчета и оптимизации термоизоляции целесообразно считать термоизолятор условной сплошной средой, наделенной некоторыми эффективными [5] (или эквивалентными) теплофизическими свойствами, которые позволяют описать все указанные процессы передачи теплоты только при помощи эквивалентного им кондуктивного процесса.  [c.10]

Зачастую главные оси X, Y, Z тензора к для трансверсально изотропного материала могут не совпадать полностью с ориентацией координатных осей х, у, z, в которых рассматривается процесс кондукции. Пусть оси Хих совпадают, а ось z составляет угол 7 с осью Z. Тогда в матрице (1.3) ху Ку  [c.14]

Коэффициент контактного теплообмена а зависит от большого числа факторов [15], так как теплота между соприкасающимися поверхностями в общем случае может передаваться кондукцией через места фактического контакта выступающих неровностей, кондукцией и конвекцией через среду, заполняющую свободное пространство между поверхностями, и излучением.  [c.23]


Таким образом, сочетание интегрального преобразования Лапласа с вариационным методом дает во втором приближении решение, которое для плоского слоя термоизоляции с заданной температурой на внешней поверхности и идеально теплоизолированной внутренней поверхностью обеспечивает приемлемое совпадение с первыми двумя членами точной формулы (3.66). Дальнейшее уточнение приближенного решения для общего случая слоя термоизоляции с криволинейной поверхностью нерационально, так как трудоемкость получения третьего и последующих приближений резко возрастает по сравнению с трудоемкостью получения второго приближения. При необходимости для получения более точных результатов целесообразно использовать дискретную модель нестационарного процесса кондукции и соответствующие численные методы расчета [12].  [c.112]

Тепловое разрушение термоизоляции с ограниченным временем работы происходит в условиях интенсивного поверхностного нагрева и сопровождается комплексом физико-химических процессов термическим разложением, плавлением, испарением, газификацией термоизолятора или его отдельных компонентов, а при наличии механического воздействия потока среды, обтекающей поверхность, — механическим разрушением и уносом твердых частиц, удалением с поверхности жидкой или газообразной фазы. При этом значительная доля подводимого к нагреваемой поверхности теплового потока поглощается за счет протекания указанных процессов, а количество теплоты, передаваемой-кондукцией в глубь слоя термоизоляции (особенно для термоизоляторов с низкой теплопроводностью), сравнительно мало.  [c.112]

При этом суммарная толщина Л (t ) разрушенного слоя термоизолятора следует из (3.98) при t = Последующее изменение температурного состояния оставшегося неразрушенным слоя термоизоляции определяется процессом кондукции при t > который описывается уравнением (3.93) с начальным условием согласно (3.97)  [c.119]

При достаточно интенсивном теплообмене на внешн поверхности термоизолятора (Bi2 > 10) условие т) = Tj целесообразно использовать и в более общем случае, когда п л-ные теплоемкости слоев металла и термоизолятора сравнимы между собой. Тогда термическое сопротивление теплоотдачи l/ 2 оказывается, по крайней мере, на порядок меньше термического сопротивления слоя термоизоляции и им можно пренебречь. В математической формулировке задачи нестационарной кондукции граничное условие Ш рода на внешней поверхности термоизолятора заменяется граничным условием I рода (см. 2.3). В формулах (4.88) — (4.90) это соответствует переходу к Bi2 — Расчет температуры слоя металла ведется, как и прежде, по формуле (4.90), но коэффициенты ряда теперь равны  [c.178]

Система, регулярный реи[c.158]

По погружении термоприемника в среду Е он получает тепло от Е, и его температура повышается но одновременно он отдает некоторую долю получаемого тепла через свой держатель или оправу и через неразрывно с ним связанную часть конструкции передаточного механизма путем кондукции от более нагретых мест к более холодным  [c.221]

Таким образом, существуют три способа переноса тепла теплопроводность (кондукция), конвекция и излучение (радиация).  [c.8]

Теплопроводность (кондукция)—процесс распространения тепла только вследствие теплового движения структурных частиц веш,ества (молекул, атомов, свободных электронов). В чистом виде теплопроводность имеет место в твердых телах и в весьма тонких, неподвижных слоях жидкости или газа.  [c.23]

Известно, что нагревание твердых тел возможно вследствие поверхностного и внутреннего трения (удара, ультразвука, упругой деформации), конвекции, кондукции, лучеиспускания, посредством электрического тока (проводимости и смещения) и электромагнитного поля высокой частоты, а также бомбардировкой элементарными частицами. При этом необходимо обратить внимание на существенную роль в процессе теплообмена самих нагреваемых тел—их размеров и материала. Практически оказывается невозможным обеспечить заранее заданные произвольные граничные условия теплообмена, а значит, и точно математически сформулировать задачу.  [c.140]

В реальных условиях теплообмен является сложным процессом. Однако ради простоты изучения различают три элементарных вида теплообмена теплопроводность (кондукцию), конвекцию и тепловое излучение.  [c.60]

Переносы тепла кондукцией и конвекцией характеризуются вектором, который вполне определяется в каждой точке среды локальным градиентом температуры. В противоположность этому лучистый поток в произвольном, относительно малом, объеме прозрачной среды не зависит от температуры этого объема, а определяется излучением внешних источников. Поэтому вектор, характеризующий перенос тепла излучением, определяется интегрально. Тепловое излучение, являющееся по своей природе процессом распространения электромагнитных волн, характеризуется спектром частот, который соответствует энергетическому уровню структурных частиц вещества, находящегося при рассматриваемой температуре. Интегральное тепловое излучение тел, находящихся при одинаковых температурах, определяется их атомной и молекулярной структурой, а также формой и состоянием поверхности тел, т. е. физическими свойствами среды.  [c.455]

Предполагая, что тепло передается кондукцией AQ , излучением AQ и конвекцией iAQko, исходя, как и ранее, из фазовой структуры потока, а также принимая, что исходные гипотезы применимы только для каждого из компонентов, запишем  [c.40]

Из определения конвекции следует, что количество пёредаваемого конвекцией в единицу времени тепла прямо связано со скоростью движения среды. Тепло передается главным образом в результате происходящих потоков жидкости или газа (макрообъемов), но отчасти тепло распространяется и в результате обмена энергией между частицами, т. е. теплопроводностью. Таким образом, конвекция всегда сопровождается теплопроводностью (кондукцией), и, следовательно, теплопроводность является неотъемлемой частью конвекции. Совместный процесс конвекции тепла и теплопроводности называют конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между потоком теплоносителя и поверхностью называют конвективной теплоотдачей или теплоотдачей соприкосновением и описывают формулой Ньютона — Рихмана  [c.135]


Общие уравнения. Конвективная теплопередача осуществляется путём переноса энергии перемещающимися в пространстве частями жидкости (капельной или газа). Теплообмен, достигаемый конвективной теплопередачей, является следствием переноса энергии перемещающимися конечными массами жидкости, сопутствуемого обязательно кондукцией, т. е. переносом энергии элементарными частицами носителя прн их соприкосновении (контакте) здесь коидукция осуществляется в условиях совершенно отличных, чем в твёрдых телах, она зависит от перемещения конечных масс носителя энергии. Различают конвекцию естественную (свободную) и вынужденную в первой перемещенпе масс жидкости есть следствие неравенства удельных весов жидкости в различных точках её за счёт неравенства в них температур во второй — перемещение масс жидкости определяется какими-нибудь внешними побудителями, например, напором вентилятора, циркуляционного насоса.  [c.490]

Прежде всего не особенно высокие лучистые потоки мы будем иметь при режимах сравнительно медленной смены частиц (или их групп — пакетов ) около поверхности теплообмена (стенки). В этих условиях [Л. 223] обычный, подсчитываемый по разности температур стенки и ядра слоя коэффициент теплообмена по сути дела является коэффициентом теплопередачи из-за двух последовательно включенных между стенкой и ядром слоя термических сопротивлений — сопротивления пристеночной газовой прослойки и сопротивления самого пакета. Приближенно принимается, что лучистый обмен не сказывается на термическом сопротивлении пакета. Однако он уменьшает контактное сопротивление газовой прослойки, действуя параллельно с кондукцией и конвекцией. Очевидно, что при медленной смене пакетов, т. е. в условиях, когда не контактное сопротивление лимитирует общий теплообмен, сколь угодно высокое значение коэффициента теплообмена излучением не в состоянии существенно увеличить суммарный коэффициент теплопередачи. Это значит, что при медленной смене частиц у стенки температура их успевает настолько приблизиться к температуре стенки, что и лучистый, и кон-дуктивно-конвективный потоки чрезвычайно ослабевают, а эффективное а, подсчитанное по разности температур стенки и ядра слоя, становится во много раз меньше истинного, отнесенного к неизвестной действительной разности температур стенки и ближайшего к ней ряда частиц.  [c.98]

Если ориентация главных осей тензора к одинакова во всех точках тела, то процесс кондукции в таком теле удобнее рассмат ривать в системе прямоугольных координат, оси которых совпадают с осями X, Y, Z. Такие случаи характерны для теплоизоляционных конструкций, включающих композиционные термоизоляторы с определенным расположением слоев, волокон или армирующих элементов.  [c.13]

При записи последнего из соотношений (2.18) предполагается, что прокладка достаточно тонкая, так что передача теплоты кондукцией вдоль поверхности соприкосновения несущественна. Ясно, что при отсутствии прокладок (h = 0) имеем а = = а = а и соотношения (2.18) эквивалентны выражению (2.17). В свою очередь при переходе к идеальному тепловому контакту a — [c.24]

Общая теория теплообмена обычно расчленяется на два раздела, отвечающих распространению тепла в твердом теле и распространению тепла в жидкости. Особой сложностью отличаются процессы теплообмена в жидкости. Эти процессы в общем случае соединяют в себе три явления теплопроводность (кондукцию), конвекцию и излучение. Распространение тепла в твердом теле происходит теплотроводностью . В настоящей работе рассматриваются главным образом процессы распространения тепла путем теплопроводности.  [c.11]

Из числа проведенных исследований следует упомянуть о разработке специальных отсосных термо1метров сопротивления для измерения и регулирования температуры быстро протекающих газов с переменными тепловыми параметрами и параметрами давления [1—4]. Требование, предъявляемое к надежному измерению температуры, в данном случае может быть в значительной мере выполнено путем стабилизирования отсасываемого количества газа, уменьшения влияния излучения и теплообмена кондукцией от термодатчика при помощи экранирующих вставок, выбора искусственно повышенной, стабилизированной скорости газа вдоль термодатчика, целесообразного изолирования от собственного тела термометра и конструирования термометра с минимальной теплоемкостью. Путем интенсивного омывания датчика потоком газа, расход которого стабилизируется соплом, помещенным позади датчика, можно выполнить условие, согласно которому термодатчик будет показывать значения, являющиеся лишь функцией полной температуры независимо от скорости течения и давления газа в измеряемом месте.  [c.34]

Тепло в сублимационной камере может передаваться к замороженному материалу лучеиспусканием от нагретых панелей и кондукцией от транспортера или полки, на которой лежит материал, а такл е конвекцией от сублимирующи.хся паров, если они нагреваются от панелей 2 = (5лу 1+Рт+ +Qkoh . в приближенных расчетах передачу тепла контактным и конвективным путем учитывают коэффициентом к = 1,1- 1,2 и поверхность нагрева полочного сублиматора определяют по формуле  [c.650]


Что такое профиль обжарки кофе. Часть 2

Это вторая часть статьи о профилях обжаривания кофе. В первой части мы рассказали, что такое профили обжаривания кофе и почему вкус одного сорта бывает разным, даже с одинаковым цветом обжарки. Если кратко, причина в том, что разные реакции протекают на разных температурах обжарки, стадиях. Замедляя или ускоряя разные стадии обжарки, можно корректировать вкус кофе.

Во второй части мы расскажем о типах энергии, благодаря которым обжаривается зерно. Это один из важнейших факторов, который влияет на финальный вкус напитка.

Способы передачи тепловой энергии

Существует три способа передачи тепла:

  1. Кондукция — работает при прикосновении к горячему металлу. Особенность кондукции в том, что тепло с помощью неё передаётся очень быстро, но поверхностно. То есть клетки на поверхности зёрен получают значительно больше тепла, чем клетки внутри.

  2. Конвекция — передаёт тепловую энергию через поток горячего воздуха. Это более мягкий способ передачи: конвекция проникает в зерно глубже, чем кондукция, и кофе обжаривается равномернее.

  3. Излучение (или радиация) — передаёт энергию без потока воздуха или касания с предметом, а за счёт излучения тепла от нагретого металла ростера. Излучение считается более проникающим способом передачи тепла, чем конвекция.

Ростеры обжаривают кофе всеми тремя способами теплопередачи, но в разных пропорциях. Основные два — это кондукция и конвекция. А излучение — это менее предсказуемый способ передачи энергии, поэтому в современных ростерах производители стараются снижать его уровень. Ростер нагревается в течение дня и с каждой последующей обжаркой количество излучения становится всё больше. Это означает, что вкус кофе обжаренного утром всегда будет отличаться от такого же кофе обжаренного вечером.

Чтобы понять основную причину, почему разные типы энергии так сильно влияют на вкус кофе, достаточно взглянуть на простую иллюстрацию того, как будут отличаться внутренние слои кофейного зерна обжаренные по одинаковому профилю за одно и то же время:

Разницу можно увидеть, если провести простой эксперимент: обжарить один кофе на разных типах энергии и замерить цвет кофе с помощью колориметра в двух состояниях — в зёрнах и молотым. Внешний цвет кофе обжаренного с помощью кондукции будет темнее. Но при замере цвета этого же кофе в молотом виде, он окажется светлее, чем кофе обжаренный с помощью конвекции.

Тип энергии при обжарке

Цвет зёрен

Цвет молотого кофе

Разница

Кондукция (Probat P12)

63

49,5

13,5

Конвекция (Ростер Loring S15)

60

51

9

 

При этом у ростера Probat P12 конвекция всё равно присутствует в достаточно больших количествах, хоть и меньше, чем у полностью конвекционного Loring. Если бы мы могли сравнить только конвекцию с только кондукцией, разница между цветом была бы ещё больше.

Следовательно, в конвекционном ростере мы можем получить значительно более равномерную обжарку, чем на кондукционном. Но это не всегда хорошо.

Во время кондукционной обжарки реакции в каждом новом слое клеток протекают в разное время и с разной скоростью. В итоге мы получаем зёрна, которые наделены очень широким диапазоном вкусов — от самых лёгких «энзимных» составляющих, до более тяжёлых дескрипторов группы «карамелизация».

Плюсы и минусы кондукции

Минусы:

  1. Кондуктивные ростеры накапливают излучение в течение дня. Кроме того, кондукцией сложно управлять моментально, так как резко охладить или нагреть толстый чугунный барабан невозможно. Из-за этого на таких ростерах сложно добиться стабильности обжарки — каждая обжарка будет немного отличаться.

  2. Эспрессо из кофе обжаренного на кондуктивном ростере будет ярким, но его сложно сделать питким. Чтобы добиться сбалансированного вкуса, приходится обжаривать кофе чуть темнее, поэтому в чашке мы одновременно можем получить и травянистые ноты, и ноты с дескрипторами из группы «сухой дистилляции», то есть с зольностью или горечью.

  3. Кофе, который собирают механическим способом, может содержать большое количество зелёных ягод, в которых содержится больше хлорогеновой кислоты. Этот тип кислотности быстро разрушается при обжарке, но кондукция плохо проникает внутрь зерна. В результате кофе в центре остаётся светлее, а во вкусе могут появляться ноты полыни.

  4. На кондукционных ростерах легко получить дефекты обжарки, например, скорчинг. Кроме того, этот тип энергии воздействует на зерно неравномерно, потому что кофейное зерно не идеальной круглой формы.

Плюсы:

  1. Кондукция хорошо раскрывает потенциал дорогого кофе. После обжарки его вкусовой диапазон будет максимально широким.

  2. Вкусно обжарить кофе под фильтр на кондуктивном кофе чуть проще, при условии, что речь идёт о качественном и дорогом кофе.

Плюсы и минусы конвекции

Минусы:

  1. Обжарить яркий, кислотный и сложный кофе под фильтр бывает чуть сложнее, чем на кондуктивном ростере — он будет очень чистым, сладким, но немного потеряет уровень кислотности и вкусовой диапазон.

Плюсы:

  1. Более высокая производительность, потому что кофе на конвекционном ростере можно обжаривать быстрее.

  2. Высокая стабильность вкуса у разных обжарок, так как управлять конвекцией можно намного эффективнее и быстрее, а излучение не накапливается в течение дня.

  3. Особенно вкусный кофе для эспрессо: сладкий, чистый и питкий.

  4. Возможность обжаривать недорогой кофе достаточно светло, но без вкусовых дефектов.

  5. Обжарка кофе без дефектов, например, скорчинга.

Управление типами энергии на ростерах

Следующее, что важно понимать, — на всех типах ростеров: и на кондукционном, и на конвекционном можно управлять типами энергии, которые воздействуют на зерно, чтобы получать желаемый результат.

Например, для кондукционного ростера это можно сделать тремя способами:

  1. Изменить скорость вращения барабана. Чем меньше, тем выше уровень кондукции, потому что при медленном вращении зёрна дольше контактируют со стенками барабана. И, наоборот, чем выше скорость вращения барабана, тем меньше кондукция, так как в воздухе зерно будет проводить больше времени. При этом до бесконечности увеличивать скорость вращения нельзя, потому что в определённый момент кофе под действием центробежной силы, наоборот, прижмётся к стенкам, и кондукция резко возрастёт.

  2. Изменить скорость воздушного потока. Чем ниже скорость воздушного потока, тем ниже уровень конвекции. Однако слишком слабый воздушный поток не сможет вовремя удалять дым из барабана, что сделает вкус кофе дымным. И наоборот, чем выше скорость воздушного потока, чем выше конвекция. Верхний предел — пока поток воздуха не начнёт выдувать из барабана лишнее тепло, вместо того, чтобы его нагревать. Обычно у ростеров до 15 кг скорость воздушного потока меняется от 60 до 200 паскалей. Если ниже, появится дымность во вкусе, если выше — в трубу будет уходить слишком много тепла, и тогда количество конвекции упадет.

  3. Управлять общим временем обжарки. Делать более длинные обжарки, чтобы уменьшить разницу в цвете снаружи и внутри зерна.

У конвекционного ростера основной инструмент управления разницей в цвете кофе снаружи и внутри — управление общим временем обжарки.

К минимальной разнице в цвете зерна внутри и снаружи нужно стремиться, если вы обжариваете кофе для эспрессо или кофе для фильтра с довольно простым вкусом. К максимальной, если обжариваете кофе для фильтра с высоким вкусовым потенциалом.

Зачем всё это

Цель поиска идеального профиля всегда одна — максимально раскрыть сильные стороны каждого кофе и скрыть слабые, если они есть.

При составлении профиля обжарки мы должны понимать конечную цель и будущие особенности вкуса кофе, чтобы правильно корректировать профиль обжарки. Например, мы должны обратить внимание на такие факторы:

  1. Уровень влажности и водной активности;

  2. Уровень плотности зёрен;

  3. Количество сахаров и кислот в зерне;

  4. Размер зёрен;

  5. Вкусовой потенциал.

Идеально — обжаривать разный кофе на разных типах ростеров, которые подходят именно для этого сорта кофе и способа приготовления.

Что общего и чем различаются различные виды теплопередачи?

Для теплопроводности необходим контакт тел, между которыми будет происходить теплопередача. При этом температура тел должна быть разной, т. е. они не должны находится в состоянии теплового равновесия.

В основе теплопроводности лежит молекулярный механизм: молекулы с большей кинетической энергией передают ее молекулам с меньшей кинетической энергией. Т. е. более быстрые молекулы толкают более медленные, при этом их скорость выравнивается.

С помощью теплопроводности может происходить передача энергии между частями одного тела.

Теплопроводность вещества как способность проводить тепло зависит от молекулярно-атомного строения вещества. Например, металлы хорошо проводят тепло, а газы – нет, т. к. в последних молекулы находятся далеко друг от друга.

При теплопроводности теплопередача происходит за счет передачи энергии, но не переноса вещества. При конвекции теплопередача осуществляется с помощью переноса вещества.

Поэтому конвекция не может происходить в твердых веществах. Она происходит только в газах и жидкостях. Теплопроводность может происходить и в твердых телах, и в жидкостях, и в газах.

Без частиц вещества теплопроводность и конвекция невозможны. Отличие между ними в том, что при конвекции происходит перемещение больших групп частиц.

Конвекция бывает вынужденной (когда для ее появления действует внешняя сила) и естественной (подчиняющейся физическим законам). Например, нагретый газ легче холодного, поэтому поднимается вверх, – это пример естественной конвекции. Действие ветра или вентилятора создают вынужденную конвекцию.

Теплопередача за счет излучения имеет электромагнитную природу и может происходить в вакууме. Если для теплопроводности необходим контакт тел, для конвекции – перенос вещества между телами, то для теплопередачи путем излучения не требуется ни того, ни другого. Именно излучение как вид теплопередачи доставляет нам энергию от Солнца, за счет которой и «живет» Земля.

Интенсивность излучения зависит от цвета тела, которое излучает или поглощает тепло. Более темные предметы излучают и поглощают энергию посредством излучения больше, чем светлые. Теплопроводность же не зависит от цвета, а зависит от плотности вещества.

В чем разница между проводимостью, конвекцией и излучением?

Скачать статью в формате PDF

Теплообмен — это физический акт обмена тепловой энергией между двумя системами за счет рассеивания тепла. Температура и поток тепла — основные принципы теплопередачи. Количество доступной тепловой энергии определяется температурой, а тепловой поток представляет собой движение тепловой энергии.

В микроскопическом масштабе кинетическая энергия молекул находится в прямой зависимости от тепловой энергии.С повышением температуры молекулы увеличиваются в тепловом возбуждении, проявляющемся в линейном движении и вибрации. Области с более высокой кинетической энергией передают энергию областям с более низкой кинетической энергией. Проще говоря, теплопередачу можно разделить на три большие категории: теплопроводность, конвекция и излучение.

На изображении выше, предоставленном НАСА, показано, как все три метода теплопередачи (теплопроводность, конвекция и излучение) работают в одной и той же среде.

Проводимость

Проводимость передает тепло путем прямого столкновения молекул.Область с большей кинетической энергией будет передавать тепловую энергию области с более низкой кинетической энергией. Частицы с более высокой скоростью будут сталкиваться с частицами с более низкой скоростью. В результате частицы с более низкой скоростью увеличивают кинетическую энергию. Электропроводность — это наиболее распространенная форма передачи тепла, которая происходит при физическом контакте. Примеры: положить руку на окно или положить металл в открытое пламя.

Процесс теплопроводности зависит от следующих факторов: градиента температуры, поперечного сечения материала, длины пути прохождения и физических свойств материала.Температурный градиент — это физическая величина, которая описывает направление и скорость распространения тепла. Температурный поток всегда будет происходить от самого горячего к самому холодному или, как указывалось ранее, от более высокой к более низкой кинетической энергии. Как только между двумя разностями температур установится тепловое равновесие, теплопередача прекращается.

Поперечное сечение и путь движения играют важную роль в проводимости. Чем больше размер и длина объекта, тем больше энергии требуется для его нагрева. И чем больше открытая поверхность, тем больше тепла теряется.Меньшие объекты с малым поперечным сечением имеют минимальные тепловые потери.

Физические свойства определяют, какие материалы передают тепло лучше других. В частности, коэффициент теплопроводности указывает на то, что металлический материал будет проводить тепло лучше, чем ткань, когда дело доходит до проводимости. Следующее уравнение рассчитывает скорость проводимости:

Q = [k · A · (T горячий — T холодный )] / d

где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; k = теплопроводность барьера; A = площадь теплопередачи; T hot = температура горячей области; T холодный = температура холодного региона; и d = толщина барьера.

Современные методы использования проводимости разрабатываются доктором Гюн-Мин Чой из Университета Иллинойса. Доктор Чой использует спиновой ток для создания крутящего момента передачи вращения. Момент передачи спина — это передача спинового углового момента, генерируемого электронами проводимости, намагниченности ферромагнетика. Вместо использования магнитных полей это позволяет манипулировать наномагнетиками с помощью спиновых токов. (С любезного разрешения Alex Jerez, Imaging Technology Group, Институт Бекмана)

Конвекция

Когда жидкость, такая как воздух или жидкость, нагревается, а затем удаляется от источника, она переносит тепловую энергию.Такой тип теплопередачи называется конвекцией. Жидкость над горячей поверхностью расширяется, становится менее плотной и поднимается вверх.

На молекулярном уровне молекулы расширяются при введении тепловой энергии. По мере того как температура данной массы жидкости увеличивается, объем жидкости должен увеличиваться во столько же раз. Это воздействие на жидкость вызывает смещение. Когда горячий воздух сразу поднимается вверх, он выталкивает более плотный и холодный воздух вниз. Эта серия событий показывает, как образуются конвекционные токи.Уравнение для скорости конвекции рассчитывается следующим образом:

Q = h c · A · (T s — T f )

где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; h c = коэффициент конвективной теплопередачи; A = площадь теплообмена поверхности; T с = температура поверхности; и T f = температура жидкости.

Обогреватель — классический пример конвекции. По мере того как обогреватель нагревает воздух, окружающий его около пола, температура воздуха повышается, расширяется и поднимается в верхнюю часть комнаты.Это заставляет более холодный воздух опускаться вниз, так что он нагревается, создавая конвекционный ток.

Излучение

Тепловое излучение возникает из-за испускания электромагнитных волн. Эти волны уносят энергию от излучающего объекта. Излучение происходит через вакуум или любую прозрачную среду (твердую или жидкую). Тепловое излучение является прямым результатом случайных движений атомов и молекул в веществе. Движение заряженных протонов и электронов приводит к испусканию электромагнитного излучения.

Все материалы излучают тепловую энергию в зависимости от их температуры. Чем горячее объект, тем сильнее он будет излучать. Солнце — яркий пример теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему. При нормальной комнатной температуре объекты излучают инфракрасные волны. Температура объекта влияет на длину и частоту излучаемых волн. При повышении температуры длины волн в спектрах испускаемого излучения уменьшаются и излучают более короткие длины волн с более высокочастотным излучением.Тепловое излучение рассчитывается по закону Стефана-Больцмана:

P = e · σ · A · (T r 4 — T c 4 )

, где P = полезная излучаемая мощность; A = излучающая область; Tr = температура радиатора; Tc = температура окружающей среды; e = коэффициент излучения; и σ = постоянная Стефана.

Коэффициент излучения для идеального излучателя имеет значение 1. Обычные материалы имеют более низкие значения коэффициента излучения. Анодированный алюминий имеет коэффициент излучения 0,9, а меди — 0.04.

Солнечный элемент или фотоэлектрический элемент преобразует энергию света в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Свет поглощается и переводит электрический ток в более высокое энергетическое состояние, и электрический потенциал создается за счет разделения зарядов. Эффективность солнечных панелей выросла в последние годы. Фактически, те, которые в настоящее время производятся компанией SolarCity, соучредителем которой является Илон Маск, составляют 22%.

Коэффициент излучения определяется как способность объекта испускать энергию в виде теплового излучения.Это отношение при данной температуре теплового излучения от поверхности к излучению от идеальной черной поверхности, определяемое законом Стефана-Больцмана. Константа Стефана определяется константами природы. Значение константы следующее:

σ = (2 · π 5 · k 4 ) / (15 · c 2 · h 3 ) = 5,670373 × 10 –8 Вт · м –2 · K –4

где k = постоянная Больцмана; h = постоянные Планка; и c = скорость света в вакууме.

Разница между проводимостью, конвекцией и излучением (со сравнительной таблицей)

Последнее обновление , Surbhi S

В то время как проводимость , — это передача тепловой энергии при прямом контакте, — конвекция, — это движение тепла за счет фактического движения материи; Излучение — это передача энергии с помощью электромагнитных волн.

Материя присутствует вокруг нас в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.Преобразование материи из одного состояния в другое называется изменением состояния, которое происходит из-за обмена теплом между материей и окружающей средой. Итак, тепло — это переход энергии из одной системы в другую из-за разницы в температуре, которая происходит тремя разными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Люди часто неверно истолковывают эти формы передачи тепла, но они основаны на разнообразном физическом взаимодействии для передачи энергии. Чтобы изучить разницу между проводимостью, конвекцией и излучением, давайте взглянем на статью, представленную ниже.

Содержание: Проводимость против конвекции против излучения

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Проводимость Конвекция Излучение
Значение Проводимость — это процесс, при котором передача тепла между объектами происходит при прямом контакте. Конвекция относится к форме передачи тепла, при которой происходит переход энергии в жидкости. Излучение намекает на механизм, в котором тепло передается без какого-либо физического контакта между объектами.
Представляют Как тепло распространяется между объектами при прямом контакте. Как тепло проходит через жидкости. Как тепло течет через пустые пространства.
Причина Из-за разницы температур. Из-за разницы в плотности. Происходит от всех объектов при температуре выше 0 К.
Возникновение Возникает в твердых телах в результате столкновений молекул. Возникает в жидкостях при реальном течении материи. Возникает на расстоянии и не нагревает промежуточное вещество.
Передача тепла Использует нагретое твердое вещество. Использует промежуточное вещество. Использует электромагнитные волны.
Скорость Медленная Медленная Быстрая
Закон отражения и преломления Не следует Не следует Следуйте

Определение поведения

Под проводимостью можно понимать процесс, который обеспечивает прямую передачу тепла через материю из-за разницы температур между соседними частями объекта. Это происходит, когда температура молекул, присутствующих в веществе, увеличивается, что приводит к сильной вибрации.Молекулы сталкиваются с окружающими молекулами, заставляя их также вибрировать, что приводит к передаче тепловой энергии соседней части объекта.

Проще говоря, всякий раз, когда два объекта находятся в прямом контакте друг с другом, происходит передача тепла от более горячего объекта к более холодному, что происходит из-за теплопроводности. Кроме того, объекты, которые позволяют теплу легко проходить через них, называются проводниками.

Определение конвекции

В науке конвекция подразумевает форму теплопередачи посредством реального движения материи, которая происходит только в жидкостях.Под жидкостью подразумевается любое вещество, молекулы которого свободно перемещаются из одного места в другое, например жидкость и газы. Это происходит естественно или даже принудительно.

Гравитация играет большую роль в естественной конвекции, так что когда вещество нагревается снизу, это приводит к расширению более горячей части. Из-за плавучести более горячее вещество поднимается вверх, поскольку оно менее плотно, а более холодное вещество заменяет его, опускаясь на дно из-за высокой плотности, которая при нагревании перемещается вверх, и процесс продолжается.При конвекции при нагревании вещества его молекулы расходятся и расходятся.

Когда конвекция осуществляется принудительно, вещество вынуждено двигаться вверх с помощью любых физических средств, таких как насос. Например. Система воздушного отопления.

Определение радиации

Механизм теплопередачи, в котором не требуется среда, называется излучением. Это относится к движению тепла волнами, так как ему не нужны молекулы для прохождения через него. Объекты не обязательно должны находиться в прямом контакте друг с другом для передачи тепла.Всякий раз, когда вы чувствуете тепло, не касаясь объекта, это происходит из-за излучения. Более того, цвет, ориентация поверхности и т. Д. — это некоторые из свойств поверхности, от которых в значительной степени зависит излучение.

В этом процессе энергия передается посредством электромагнитных волн, называемых лучистой энергией. Горячие предметы обычно излучают тепловую энергию в более прохладную окружающую среду. Лучистая энергия способна перемещаться в вакууме от источника к более прохладной окружающей среде. Лучшим примером радиации является солнечная энергия, которую мы получаем от солнца, хотя оно находится далеко от нас.

Ключевые различия между проводимостью, конвекцией и излучением

Существенные различия между проводимостью, конвекцией и излучением объясняются следующим образом:

  1. Проводимость — это процесс, при котором тепло переносится между частями континуума посредством прямого физического контакта. Конвекция — это принцип, при котором тепло передается токами в текучей среде, то есть в жидкости или газе. Излучение — это механизм теплопередачи, при котором переход происходит посредством электромагнитных волн.
  2. Проводимость показывает, как тепло передается между объектами, находящимися в прямом контакте, но Конвекция отражает, как тепло распространяется через жидкости и газы. В отличие от этого, излучение показывает, как тепло распространяется через места, в которых нет молекул.
  3. Проводимость возникает в результате разницы температур, т.е. тепловых потоков из высокотемпературной области в низкотемпературную. Конвекция происходит из-за изменения плотности, так что тепло перемещается из области с низкой плотностью в область с высокой.Напротив, все объекты выделяют тепло, имея температуру более 0 К.
  4. Проводимость обычно возникает в твердых телах в результате столкновения молекул. Конвекция возникает в жидкостях за счет массового движения молекул в одном направлении. Напротив, излучение происходит через космический вакуум и не нагревает промежуточную среду.
  5. Передача тепла происходит через нагретое твердое вещество при теплопроводности, тогда как при конвекции тепловая энергия передается через промежуточную среду.В отличие от рациона для передачи тепла используются электромагнитные волны.
  6. Скорость теплопроводности и конвекции ниже, чем у излучения.
  7. Проводимость и конвекция не подчиняются законам отражения и преломления, тогда как излучение подчиняется тем же.

Заключение

Термодинамика — это исследование теплопередачи и связанных с ней изменений. Проводимость — это не что иное, как передача тепла от более горячей части к более холодной. Конвекция — это передача тепла при движении жидкости вверх и вниз.Излучение возникает, когда тепло проходит через пустое пространство.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Теплообмен

Конвекция — это передача тепла за счет массового движения жидкости, такой как воздух или вода, когда нагретая жидкость перемещается от источника тепло, несущее с собой энергию.Возникает конвекция над горячей поверхностью потому что горячий воздух расширяется, становится менее плотным и поднимается вверх (см. Закон идеального газа). Горячая вода также менее плотная, чем холодная, и поднимается вверх, вызывая конвекционные токи, переносящие энергию.

Конвекция также может приводить к циркуляции жидкости, как при нагревании кастрюли с водой над пламенем. Нагретая вода расширяется и становится более плавучей. Более холодная и более плотная вода у поверхности спускается вниз, и могут формироваться схемы циркуляции, хотя они не будут такими регулярными, как показано на рисунке.

Конвекционные ячейки видны в нагретом кулинарном масле в кастрюле слева. Нагревание масла приводит к изменению показателя преломления масла, делая видимыми границы ячеек. Образуются паттерны циркуляции, и предположительно видимые стеноподобные структуры являются границами между паттернами циркуляции.

Считается, что конвекция играет важную роль в транспортировке энергии от центра Солнца к поверхности и в перемещениях горячей магмы под поверхностью Земли.Видимая поверхность Солнца (фотосфера) имеет зернистый вид с типичным размером гранулы 1000 километров. Изображение справа взято с веб-сайта NASA Solar Physics и предоставлено Дж. Шармером и шведским вакуумным солнечным телескопом. Гранулы описываются как конвекционные ячейки, которые переносят тепло от внутренней части Солнца к поверхности.

При обычной теплопередаче на Земле трудно количественно оценить эффекты конвекции, поскольку она по своей сути зависит от небольших неоднородностей в достаточно однородной среде.При моделировании таких вещей, как охлаждение человеческого тела, мы обычно просто объединяем его с проводимостью.

Index

Концепции теплопередачи

Примеры теплопередачи

Проводимость, конвекция и излучение | IOPSpark

Энергия, передаваемая посредством проводимости

Энергия и теплофизика

Проводимость, конвекция и излучение

Руководство для преподавателей для 11-14 14–16

Теплопроводность

Проводимость — это способ передачи энергии (посредством нагревания путем контакта) от горячего тела к более холодному (или от горячей части объекта к более холодной части).Это результат движения частиц: быстрые или энергично движущиеся частицы сталкиваются с менее энергичными частицами и заставляют их двигаться быстрее или сильнее вибрировать.

Перед тем, как приступить к каким-либо другим экспериментам, ученики могут прикоснуться к ряду предметов в комнате и разделить их на те, которые кажутся теплыми на ощупь, и те, которые кажутся холодными на ощупь. Если на них не падает солнечный свет или они не находятся рядом с обогревателем:

  • все материалы могут иметь одинаковую температуру
  • , что температура, вероятно, будет ниже температуры тела.

Поскольку объекты имеют более низкую температуру, энергия передается от рук учащихся к объекту. Однако, даже если все они имеют одинаковую температуру, некоторые материалы будут холоднее. Это те, что лучше дирижируют. Причина, по которой они чувствуют себя холоднее, заключается в том, что, будучи хорошими проводниками, они быстро передают энергию по всему объекту. Или, другими словами, хороший проводник не может поддерживать разницу температур между предметом, который держат ученики, и остальным предметом.Следовательно, учащийся должен повысить температуру всего объекта , а не только той части, которую он держит.

Тепловая конвекция

Энергия может переноситься из одного места в другое путем оптового движения среды: более теплая жидкость движется, вытесняя более холодную жидкость, и, таким образом, передает энергию конвекционными потоками. Это больше похоже на то, как ученик передает сообщение в письме другим, а не просто передает его по очереди, как в случае с дирижированием.

Излучение

Излучение сильно отличается от теплопроводности и конвекции. Дело не в том, что что-то горячее несет энергию, или в атомах, передающих энергию от одного к другому. Горячие предметы производят электромагнитные волны и поэтому остывают, если мы не держим их горячими. Когда электромагнитные волны ударяются о что-либо, они поглощаются и могут повысить его температуру.

Энергия, передаваемая каждым фотоном электромагнитного излучения, равна {hf} (постоянная Планка, умноженная на частоту излучения).Все частоты передают кванты энергии. Энергия, передаваемая квантом ультрафиолетового излучения, больше, чем квант инфракрасного излучения. Однако горячее тело излучает больше инфракрасного излучения, чем более холодное. Один ватт зеленого света дает столько же тепла, сколько один ватт инфракрасного света. Нет никаких особых видов тепловых лучей или теплового излучения. Электромагнитные волны только увеличивают тепловую энергию, запасаемую объектом, когда они поглощаются; они не передают энергию, когда проходят через полностью прозрачную среду или при отражении от идеально отражающего зеркала.

Как передается тепло? Электропроводность — Конвекция — Излучение

Что такое тепло?

Вся материя состоит из молекул и атомов. Эти атомы всегда находятся в разных типах движения (поступательное, вращательное, колебательное). Движение атомов и молекул создает тепло или тепловую энергию. Вся материя обладает этой тепловой энергией.Чем больше движения имеют атомы или молекулы, тем больше тепла или тепловой энергии они будут иметь.

Это анимация, сделанная из короткого молекулярного динамического моделирование воды. Зеленые линии представляют собой водородные связи между кислородом и водород. Обратите внимание на плотную структуру воды

Водородные связи намного слабее ковалентных связей. Однако при большом количестве водорода облигации действуют в унисон, они оказывают сильное влияние. В этом случае в воде показано здесь.

Жидкая вода имеет частично заказанный структура, в которой постоянно образуются и разрушаются водородные связи. Из-за короткой шкалы времени (порядка нескольких пикосекунд) мало связей

Что такое температура?

Из видео выше, на котором показано движение атомов и молекул, видно, что некоторые движутся быстрее, чем другие. Температура — это среднее значение энергии для всех атомов и молекул в данной системе.Температура не зависит от количества вещества в системе. Это просто среднее значение энергии в системе.

Как передается тепло?

Тепло может перемещаться из одного места в другое тремя способами: проводимостью, конвекцией и излучением. И теплопроводность, и конвекция требуют вещества для передачи тепла.

Если существует разница температур между двумя системами, тепло всегда найдет способ перейти от более высокой системы к более низкой.

ПРОВОДИМОСТЬ —

Проводимость — это передача тепла между веществами, находящимися в прямом контакте друг с другом. Чем лучше проводник, тем быстрее будет передаваться тепло. Металл хорошо проводит тепло. Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы приобретают больше энергии и больше вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии.Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

КОНВЕКЦИЯ

Тепловая энергия передается из жарких мест в холодные посредством конвекции. Конвекция возникает, когда более теплые области жидкости или газа поднимаются к более холодным областям жидкости или газа. Более холодная жидкость или газ тогда заменяют более теплые области, которые поднялись выше. Это приводит к непрерывной схеме циркуляции.Кипящая вода в кастрюле — хороший пример таких конвекционных потоков. Еще один хороший пример конвекции — это атмосфера. Поверхность земли нагревается солнцем, теплый воздух поднимается вверх, а прохладный входит внутрь.

ИЗЛУЧЕНИЕ-

Излучение — это метод передачи тепла, который не зависит от какого-либо контакта между источником тепла и нагретым объектом, как в случае с теплопроводностью и конвекцией. Тепло может передаваться через пустое пространство с помощью теплового излучения, которое часто называют инфракрасным излучением.Это разновидность электромагнитного излучения. В процессе излучения не происходит обмена масс и среды. Примеры излучения — это тепло от солнца или тепло, выделяемое нитью лампочки.

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ И ЧИТАТЕЛЕЙ —

Тепло и температура от Cool Cosmo — NASA

Вот хороший апплет для демонстрации движения молекул — вы можете контролировать температуру и видеть в этом апплете, как меняются движения молекул.

Температура, важная для кулинарии и кулинарных навыков

Примеры проводимости: основные типы

Проводимость — это движение тепла или электричества через материал без какого-либо заметного движения материала. Узнайте больше о проведении в реальной жизни и просмотрите несколько примеров проведения.

Простое определение проводимости

Электропроводность — это один из способов передачи тепла из одного места в другое.Проводимость возникает, когда энергия передается от одного атома или объекта к другому. Это происходит за счет тепла или электричества. Проводимость может происходить в жидких, газообразных или твердых объектах.

  • Для того, чтобы между двумя объектами возникла кондукция, они должны касаться друг друга.
  • Для того, чтобы между атомами внутри одного объекта возникла проводимость, они также должны соприкасаться (или почти соприкасаться).

Когда возникает проводимость, она не заставляет объект (ы) двигаться так, как люди могут воспринимать.Это потому, что проводимость не вызывает смещения материалов.

Повседневные примеры тепла или теплопроводности

Теплопроводность и теплопроводность означают одно и то же. Когда молекулы нагреваются, они начинают вибрировать, что заставляет их передавать кинетическую энергию другим молекулам, с которыми они вступают в контакт.

  • Мышцы спины можно согреть грелкой. По мере того, как подушка нагревается, она передает тепло той части вашего тела, с которой контактирует.
  • Тепло от горячей жидкости делает чашку горячей. Если вы возьмете чашку с горячим кофе, чаем или бульоном, она станет горячей, и ваши руки это почувствуют.
  • Если вам холодно, и кто-то держит вас, чтобы согреть, тепло передается от его тела к вашему.
  • Если вы оставите металлическую ложку в кастрюле, она станет горячей из-за кипящей воды внутри кастрюли.
  • Шоколадные конфеты в ваших руках со временем тают, поскольку тепло передается от вашей руки к шоколаду.
  • При глажении одежды утюг горячий, и тепло передается одежде.
  • Если вы развести огонь в камине кочергой и оставите кочергу в огне, кочерга станет очень горячей.
  • В теплообменнике используется горячая жидкость для передачи тепла более холодной жидкости, при этом они не вступают в прямой контакт.
  • Если вы прикоснетесь к горячей плите, тепло будет передано к пальцу, и ваша кожа будет гореть.
  • Песок может проводить тепло.Вот почему прогулка по пляжу в жаркий летний день согреет ноги.
  • При ходьбе по горячему асфальту или бетону важно защитить лапы собаки. Они отводят тепло к ногам вашего питомца так же, как и к вашим.
  • Лампочки излучают тепло. Если вы дотронетесь до горящей лампочки, то получите ожог руки.

Есть много дополнительных примеров теплопроводности помимо перечисленных выше.

Электропроводность в повседневной жизни

Электропроводность возникает, когда электрически заряженные частицы движутся через какой-либо тип среды для производства электроэнергии.

  • Провода в вашем доме проводят электричество и позволяют свету загораться, когда вы щелкаете выключателем.
  • Когда вы включаете компьютер или любые другие электрические или работающие от батарей устройства или приборы, электрическая проводимость — это то, что заставляет их работать.
  • В стационарном телефоне звуковые волны преобразуются в электричество, которое передается по проводам на телефон другого человека. Там он преобразуется обратно в звуковые волны.
  • Молниеотводы устанавливаются на зданиях, чтобы привлекать молнии, чтобы поразить их и отвести их энергию вниз через присоединенные провода, а не повредить конструкцию.
  • Сердца обладают собственной природной системой электропроводности. Когда сердце бьется, его электрические сигналы заставляют сердце биться в соответствующем ритме.
  • Если электрическая система в чьем-то сердце не работает должным образом, человеку может потребоваться установить кардиостимулятор для имитации проводимости.
  • Ионы в воде заставляют ее проводить электричество. Вот почему важно избегать купания во время грозы; если молния попадает в воду, любой находящийся в ней рискует получить удар электрическим током.
  • То же самое и с электрическими приборами и водой. Если подключенный к электросети фен (или любой другой электрический предмет) упадет в ванну или раковину, наполненную водой, не прикасайтесь к нему. Вода будет проводить электричество, так что прикосновение к устройству может привести к поражению электрическим током.
  • Когда поваренная соль растворяется в воде, она может проводить электричество. Это потому, что вода отделяет ионы натрия от ионов хлора.

Материалы с хорошей проводимостью

Некоторые материалы очень хорошо работают в качестве проводников.

  • алюминий
  • латунь
  • бронза
  • медь
  • золото
  • графит
  • железо
  • ртуть
  • сталь
  • серебро

Другие способы передачи тепла

Электропроводность — это один из трех способов передачи тепла. Он также может передаваться посредством конвекции и излучения. Пока вы открываете для себя примеры теплопроводности, узнайте больше об этих других механизмах теплопередачи.Начните с изучения некоторых примеров конвекции.

Leave a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *