Upload
others
View
21
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Proces prostiranja toplote
Toplota je energija kretanja molekula.
Za nju je karakteristično da se kreće iz mjesta
više temperature u mjesto sa nižom
temperaturom, dok se mjesta toplotno ne
izjednače.
Toplota se ne prenosi sa jednog tijela na drugo,
ako su tijela u toplotnoj ravnoteži, tj. ako tijela
imaju istu temperaturu.
Toplota se mjeri jedinicama za energiju, odnosno
džulima (J).
Postoje 3 osnovna načina prostiranja toplote:
• provodjenje ( kondukcija )
• prelaženje ( konvekcija )
• zračenje ( radijacija )
ProvoĐenje toplote
Provodjenje toplote se odvija u mikro razmjerama sa jednog molekula na drugi.
Molekuli toplijeg dijela tijela zbog svog haotičnog kretanja sudaraju se sa susjednim (‘hladnijim’) molekulima i predaju im dio svoje kinetičke energije.
Temperatursko polje:
1)nestacionarmo
T = f ( x, y, z, t)
2)stacionarno
T = f ( x, y, z) ;
Najbolji provodnici toplote su metali, kod kojih je λ=20÷420W/(mK). Kod metala l opada sa temperaturom. Materijali sa λ<0,25 W/(mK) se primenjuju za toplotnu izolaciju.
Kod tečnosti toplotna provodnost se smanjuje sa porastom temperature i u proseku iznosi 0,07÷0,7 W/(mK).
Najlošije provode toplotu gasovi. Toplotna provodnost gasova praktično ne zavisi od pritiska, a raste sa porastom temperature. On se kreće u granicama 0,006÷0,6 W/(mK), Na primer za vazduh pri 00C je λ=0,024 W/(mK).
Prenos toplote provođenjem To je u suštini molekularni način prostiranja toplote,koji se javlja kod čvrstih tela i nepokretnih slojeva tečnosti i gasova. Kada se strukturne čestice (molekuli, atomi, elektroni) dodiruju a pri tome imaju različite temperature, toplota se prenosi sa čestica koje imaju višu temperaturu na čestica koje imaju nižu temperaturu.
Ovakva preraspodela energije javlja se u svim telima ili delovima jednog tela između
kojih postoji termička neravnoteža. Prenos toplote provođenjem možemo dokazati i
sledećim eksprimentom: homogeni metalni štap, poprečnog preseka A, svojim krajevima
smešten u posude 1 i 2 slika 2.1.
Zagrevanjem vode, nakon izvesnog vremena, možemo primeniti na termometrima T1, T2,T3 i T4 različito temperaturno stanje,
Provođenje toplote kroz ravan zid
Količina toplote Q koja prolazi kroz zid srazmerna termičkoj provodnosti zida (λ) razlici temperatura (t1 – t2) površini zida (A), vremenu prostiranja toplote(τ) a obrnuto srazmerna debljini zida(δ).
Količina toplote koja se provodi u jedinici vremena naziva se toplotni protok (fluks)
Još jednostavnije provođenje se izražava gustinom toplotnognprotoka, koja se naziva i
specifični protok
Količina δ/λ u imeniocu predhodnog izraza naziva se termički otpor provođenja toplote,
ZADATAK 1 Izračunati količinu toplote, toplotni fluks, specifični toplotni protok i termički otpor provođenju za ravan zid debljine d=50 cm termičke provodljivosti λ=50 W/mK širine 1200 mm i dužine 8000 mm ako je sajedne strane tida 220 ⁰C a sa druge 85 ⁰C u toku od 10 minuta.