Дулаан дамжуулалтын төрөл: дулаан дамжуулах коэффициент

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Аливаа материаллаг биед дулаан гэх мэт шинж чанар нь ихсэж, буурч болдог. Дулаан нь материаллаг бодис биш: бодисын дотоод энергийн нэг хэсэг болох молекулуудын хөдөлгөөн, харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Өөр өөр бодисын дулаан өөр өөр байж болох тул дулааныг илүү халуун бодисоос бага дулаантай бодис руу шилжүүлэх үйл явц байдаг. Энэ процессыг дулаан дамжуулах гэж нэрлэдэг. Бид энэ нийтлэлд дулаан дамжуулах үндсэн төрлүүд болон тэдгээрийн үйл ажиллагааны механизмуудыг авч үзэх болно.

Дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох

Дулаан дамжуулалт буюу температур дамжуулах үйл явц нь бодисын дотор болон нэг бодисоос нөгөөд хоёуланд нь тохиолдож болно. Үүний зэрэгцээ дулаан дамжуулах эрч хүч нь бодисын физик шинж чанар, бодисын температур (хэрэв хэд хэдэн бодис дулаан дамжуулахад оролцдог бол) болон физикийн хуулиас ихээхэн хамаардаг. Дулаан дамжуулалт нь үргэлж нэг талдаа явагддаг үйл явц юм. Дулаан дамжуулах гол зарчим бол хамгийн халуун бие нь дулааныг бага температуртай биетэд үргэлж өгдөг. Жишээлбэл, хувцас индүүдэх үед халуун индүүөмдний дулааныг өгдөг, харин эсрэгээр нь биш. Дулаан дамжуулалт нь сансар огторгуйд дулааны эргэлт буцалтгүй хуваарилалтыг тодорхойлдог цаг хугацаанаас хамааралтай үзэгдэл юм.

Дулаан дамжуулах механизм

Бодисын дулааны харилцан үйлчлэлийн механизм нь янз бүрийн хэлбэртэй байж болно. Байгальд гурван төрлийн дулаан дамжуулалт байдаг:

1. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь биеийн нэг хэсгээс нөгөө хэсэг рүү эсвэл өөр объект руу молекул хоорондын дулаан дамжуулах механизм юм. Энэ шинж чанар нь авч үзэж буй бодисуудын температурын нэг төрлийн бус байдал дээр суурилдаг.
2. Конвекц - шингэн орчин (шингэн, агаар) хоорондын дулаан солилцоо.
3. Цацрагийн үйлдэл гэдэг нь халсан болон халсан биеэс (эх үүсвэр) энергийн улмаас дулааныг тогтмол спектртэй цахилгаан соронзон долгион хэлбэрээр дамжуулахыг хэлнэ.

Дурсан дулаан дамжуулалтын төрлүүдийг илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь ихэвчлэн хатуу биетэд ажиглагддаг. Хэрэв ямар нэгэн хүчин зүйлийн нөлөөн дор өөр өөр температуртай газар ижил бодист гарч ирвэл илүү халуун газраас дулааны энерги хүйтэнд шилжинэ. Зарим тохиолдолд энэ үзэгдлийг нүдээр харж болно. Жишээлбэл, хэрэв бид зүү гэх мэт металл саваа аваад гал дээр халаавал хэсэг хугацааны дараа дулааны энерги зүүгээр хэрхэн дамжиж, тодорхой хэсэгт гэрэлтэж байгааг харах болно. Үүний зэрэгцээ, өндөр температуртай газар гэрэлтэх нь илүү тод, харин эсрэгээр t бага байвал бараан өнгөтэй байдаг. Хоёр биеийн хооронд дулаан дамжуулалт ажиглагдаж болно (аяга халуун цай, гар)

Дулааны урсгалын эрч хүч нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд тэдгээрийн харьцааг Францын математикч Фурье нээсэн. Эдгээр хүчин зүйлүүд нь голчлон температурын градиент (саваагийн төгсгөл дэх температурын зөрүүг нэг төгсгөлөөс нөгөө төгсгөл хүртэлх зайд харьцуулсан харьцаа), биеийн хөндлөн огтлолын талбай, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (энэ нь бүх бодисын хувьд ялгаатай боловч хамгийн өндөр нь металлд ажиглагддаг). Дулаан дамжилтын хамгийн чухал коэффициент нь зэс, хөнгөн цагаанд ажиглагддаг. Эдгээр хоёр металлыг цахилгаан утас үйлдвэрлэхэд илүү их ашигладаг нь гайхах зүйл биш юм. Фурье хуулийн дагуу эдгээр параметрүүдийн аль нэгийг өөрчлөх замаар дулааны урсгалыг нэмэгдүүлж эсвэл багасгаж болно.

Дулаан дамжуулалтын конвекцийн төрлүүд

Хий ба шингэний гол шинж чанартай конвекц нь молекул хоорондын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба орчны хөдөлгөөн (тархалт) гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. Конвекцийн үйл ажиллагааны механизм нь дараах байдлаар явагддаг: шингэн бодисын температур нэмэгдэх тусам түүний молекулууд илүү идэвхтэй хөдөлж эхэлдэг бөгөөд орон зайн хязгаарлалт байхгүй тохиолдолд бодисын хэмжээ нэмэгддэг. Энэ үйл явцын үр дагавар нь бодисын нягтрал буурч, дээшээ чиглэсэн хөдөлгөөн болно. Конвекцийн тод жишээ бол радиатороор халсан агаарын батерейгаас тааз руу шилжих хөдөлгөөн юм.

Дулаан дамжуулалтын чөлөөт ба албадан конвектив хэлбэрийг ялгах. Чөлөөт хэлбэрийн дулаан дамжуулалт ба массын хөдөлгөөн нь тухайн бодисын нэг төрлийн бус байдлаас болж үүсдэг, өөрөөр хэлбэл халуун шингэн нь байгалийн хүйтнээс дээш гардаг.гадны хүчний нөлөөнд автахгүй байх (жишээлбэл, төвлөрсөн халаалттай өрөөг халаах). Албадан конвекцын үед массын хөдөлгөөн нь гадны хүчний нөлөөн дор явагддаг, жишээлбэл, халбагаар цай хутгана.

Цацраг дулаан дамжуулалт

Цацрагийн болон цацрагийн дулаан дамжуулалт нь өөр объект эсвэл бодистой харьцахгүйгээр явагдах боломжтой тул агааргүй орон зайд (вакуум) ч боломжтой. Цацрагийн дулаан дамжуулалт нь бүх биед их бага хэмжээгээр байдаг бөгөөд тасралтгүй спектр бүхий цахилгаан соронзон долгион хэлбэрээр илэрдэг. Үүний тод жишээ бол нар юм. Үйлдлийн механизм нь дараах байдалтай байна: бие нь эргэн тойрон дахь орон зайд тодорхой хэмжээний дулааныг байнга цацруулдаг. Энэ энерги нь өөр биет, бодисыг цохиход түүний нэг хэсэг нь шингэж, хоёр дахь хэсэг нь дамжин өнгөрч, гурав дахь хэсэг нь хүрээлэн буй орчинд тусдаг. Аливаа биет дулаан ялгаруулж, шингээж чаддаг бол бараан бодис нь цайвараас илүү дулаан шингээх чадвартай.

Дулаан дамжуулах хосолсон механизм

Байгальд дулаан дамжуулах үйл явцын төрлийг тусад нь олох нь ховор. Илүү олон удаа тэд хамтдаа харагдах болно. Термодинамикийн хувьд эдгээр хослолууд нь бүр нэртэй байдаг, жишээлбэл, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр + конвекц нь конвектив дулаан дамжуулалт, дулаан дамжуулалт + дулааны цацрагийг цацраг-дамжуулагч дулаан дамжуулалт гэж нэрлэдэг. Үүнээс гадна дулаан дамжуулах хосолсон төрлүүд байдаг:

• Дулаан алдагдах -хий, шингэн ба хатуу биет хоорондын дулааны энергийн хөдөлгөөн.
• Дулаан дамжуулалт нь механик саадаар дамжин нэг бодисоос нөгөө бодис руу t-г шилжүүлэхийг хэлнэ.
• Конвектив-цацрагт дулаан дамжуулалтыг конвекц болон дулааны цацрагийг нэгтгэснээр үүсдэг.

Байгаль дахь дулаан дамжуулах төрлүүд (жишээ)

Байгалийн дулаан дамжуулалт нь асар их үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд зөвхөн нарны туяагаар бөмбөрцгийг халаах замаар хязгаарлагдахгүй. Агаарын массын хөдөлгөөн зэрэг өргөн хүрээтэй конвекцийн гүйдэл нь манай гаригийн цаг агаарын байдлыг ихээхэн тодорхойлдог.

Дэлхийн цөмийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь гейзерүүд гарч ирж, галт уулын чулуулаг дэлбэрэхэд хүргэдэг. Эдгээр нь дэлхийн хэмжээнд дулаан дамжуулалтын цөөн хэдэн жишээ юм. Эдгээр нь нийлээд манай гараг дээрх амьдралыг хангахад шаардлагатай конвектив дулаан дамжуулалт ба цацраг-дамжуулагч дулаан дамжуулалтын төрлийг бүрдүүлдэг.

Антропологийн үйл ажиллагаанд дулаан дамжуулалтыг ашиглах

Дулаан бол бараг бүх үйлдвэрлэлийн процессын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хүн ямар төрлийн дулааны солилцоог үндэсний эдийн засагт хамгийн их ашигладаг болохыг хэлэхэд хэцүү байдаг. Магадгүй гурвуулаа нэгэн зэрэг. Дулаан дамжуулах процессыг металл хайлуулахад ашигладаг бөгөөд өдөр тутмын эд зүйлсээс эхлээд сансрын хөлөг хүртэл өргөн хүрээний бараа бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.

Соёл иргэншлийн хувьд нэн чухал зүйл бол дулааны энергийг ашигтай хүч болгон хувиргах чадвартай дулааны нэгж юм. дундтэдгээрийг бензин, дизель, компрессор, турбин гэж нэрлэж болно. Ажилдаа тэд өөр өөр төрлийн дулаан дамжуулалтыг ашигладаг.