Эндээс уншигч дулаан дамжуулалт гэж юу болох тухай ерөнхий мэдээллийг олж авахаас гадна цацрагийн дулаан дамжуулах үзэгдэл, түүний тодорхой хууль тогтоомжид захирагдах байдал, үйл явцын онцлог, дулааны томъёо, ашиглалтын талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. хүний дулаан дамжуулалт ба түүний байгаль дахь урсгал.
Дулааны солилцоонд орох
Цацрагийн дулаан дамжуулалтын мөн чанарыг ойлгохын тулд эхлээд түүний мөн чанарыг ойлгож, юу болохыг мэдэх ёстой юу?
Дулаан дамжуулалт гэдэг нь объект, субьект дээр ажиллахгүйгээр, мөн түүнчлэн бие махбодийн ажил хийлгүйгээр дотоод төрлийн энергийн индексийн өөрчлөлт юм. Ийм үйл явц нь үргэлж тодорхой чиглэлд явагддаг, тухайлбал: дулаан нь өндөр температурын индекстэй биеэс доод бие рүү шилждэг. Биеийн хоорондох температур тэнцүү болоход процесс зогсч, дулаан дамжуулалт, конвекц, цацрагийн тусламжтайгаар явагдана.
- Дулаан дамжуулалт гэдэг нь биеийн нэг хэлтэрхийгээс нөгөө хэсэг рүү эсвэл хоорондоо холбогдох үед дотоод энергийг шилжүүлэх үйл явц юм.
- Конвекц нь дулаан дамжуулалт юмшингэн эсвэл хийн урсгалын хамт эрчим хүчний дамжуулалт.
- Цацраг нь цахилгаан соронзон шинж чанартай бөгөөд тодорхой температурт байгаа бодисын дотоод энергийн улмаас ялгардаг.
Дулааны томъёо нь дамжуулсан энергийн хэмжээг тодорхойлох тооцоолол хийх боломжийг олгодог боловч хэмжсэн утгууд нь үргэлжилж буй үйл явцын шинж чанараас хамаарна:
- Q=cmΔt=см(t2 – t1) – халаалт, хөргөлт;
- Q=mλ – талсжилт ба хайлах;
- Q=mr - уурын конденсац, буцалгах ба ууршилт;
- Q=mq – түлшний шаталт.
Бие ба температурын хамаарал
Цацрагийн дулаан дамжуулалт гэж юу болохыг ойлгохын тулд хэт улаан туяаны цацрагийн тухай физикийн үндсэн хуулиудыг мэдэх хэрэгтэй. Температур нь үнэмлэхүй утгаараа тэгээс дээш байгаа аливаа бие үргэлж дулааны энерги ялгаруулдаг гэдгийг санах нь чухал юм. Энэ нь цахилгаан соронзон долгионы хэт улаан туяаны спектрт оршдог.
Гэсэн хэдий ч ижил температуртай өөр өөр биетүүд цацрагийн энерги ялгаруулах чадвартай байдаг. Энэ шинж чанар нь биеийн бүтэц, шинж чанар, хэлбэр, гадаргуугийн байдал зэрэг янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаарна. Цахилгаан соронзон цацрагийн шинж чанар нь давхар, корпускуляр долгионыг хэлдэг. Цахилгаан соронзон төрлийн орон нь квант шинж чанартай бөгөөд түүний квантууд нь фотоноор дүрслэгддэг. Атомуудтай харилцан үйлчлэлцэж, фотоныг шингээж, энергийг электрон руу шилжүүлснээр фотон алга болдог. Эрчим хүчний экспонентын дулааны хэлбэлзэлмолекул дахь атом нэмэгддэг. Өөрөөр хэлбэл цацрагийн энерги нь дулаан болж хувирдаг.
Цацраах энергийг үндсэн хэмжигдэхүүн гэж үзэж, W тэмдгээр тэмдэглэж, жоуль (J)-ээр хэмжинэ. Цацрагийн урсгал нь хэлбэлзлийн үеүүдээс (нэгж хугацааны туршид ялгарах энерги) хамаагүй их байх хугацааны хүчин чадлын дундаж утгыг илэрхийлдэг. Урсгалын ялгаруулж буй нэгжийг секундэд жоуль (Ж/с)-ээр илэрхийлсэн бол ватт (Вт) нь нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн сонголт гэж тооцогддог.
Цацрагийн дулаан дамжуулалтын танилцуулга
Одоо үзэгдлийн талаар дэлгэрэнгүй. Цацрагийн дулаан дамжуулалт нь дулааны солилцоо, өөр өөр температурын индекстэй нэг биеэс нөгөөд шилжих үйл явц юм. Хэт улаан туяаны цацрагийн тусламжтайгаар үүсдэг. Энэ нь цахилгаан соронзон бөгөөд цахилгаан соронзон шинж чанартай долгионы спектрийн бүсэд оршдог. Долгионы хүрээ нь 0.77-340 микрон хооронд хэлбэлздэг. 340-аас 100 мкм хүртэлх зайг урт долгион, 100 - 15 мкм нь дунд долгионы мужид, 15-аас 0.77 мкм хүртэлх богино долгионы долгионд хамаарна.
Хэт улаан туяаны спектрийн богино долгионы хэсэг нь үзэгдэх гэрлийн хажууд байх ба долгионы урт долгионы хэсэг нь хэт богино радио долгион руу ордог. Хэт улаан туяаны цацраг нь шулуун шугаман тархалтаар тодорхойлогддог бөгөөд хугарах, тусгах, туйлшрах чадвартай. Үзэгдэх гэрэлд тунгалаг бус олон төрлийн материалыг нэвтлэх чадвартай.
Өөрөөр хэлбэл цацрагийн дулаан дамжуулалтыг дамжуулалт гэж тодорхойлж болноцахилгаан соронзон долгионы энерги хэлбэрээр дулааныг ялгаруулж, харин харилцан цацрагийн процесс явагдаж буй гадаргуугийн хооронд процесс явагдана.
Эрчимтгий байдлын индексийг гадаргуугийн харилцан зохион байгуулалт, биеийн ялгаруулах, шингээх чадвараар тодорхойлогддог. Бие хоорондын цацрагийн дулаан дамжуулалт нь дулааныг вакуумаар дамжуулж чаддагаараа конвекц ба дулаан дамжуулах процессоос ялгаатай. Энэ үзэгдлийн бусадтай ижил төстэй байдал нь өөр өөр температурын индекстэй биетүүдийн хооронд дулаан дамждагтай холбоотой юм.
Цацрагийн урсгал
Бие хоорондын цацрагийн дулаан дамжуулалт нь тодорхой тооны цацрагийн урсгалтай:
- Дотоод цацрагийн урсгал - E, энэ нь температурын индекс T болон биеийн оптик шинж чанараас хамаарна.
- Газрын цацрагийн урсгал.
- Шингээх, тусах, дамжуулах цацрагийн урсгалын төрлүүд. Дүгнэж хэлэхэд тэдгээр нь Epad-тай тэнцэнэ.
Дулааны солилцоо явагдах орчин нь цацрагийг шингээж, өөрийн цацрагийг нэвтрүүлэх чадвартай.
Тодорхой тооны биетүүдийн хоорондох цацрагийн дулаан солилцоог үр дүнтэй цацрагийн урсгалаар тодорхойлдог:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Ямар ч температурт L=1, R=0 ба O=0 үзүүлэлттэй биеийг "туйлын хар" гэж нэрлэдэг. Хүн "хар цацраг" гэсэн ойлголтыг бий болгосон. Энэ нь түүний температурын үзүүлэлтүүдтэй биеийн тэнцвэрт байдалд нийцдэг. Ялгарсан цацрагийн энергийг тухайн объект эсвэл объектын температурыг ашиглан тооцдог бөгөөд биеийн шинж чанар нь үүнд нөлөөлөхгүй.
Хуулийг дагаж мөрддөгБольцман
1844-1906 онд Австрийн эзэнт гүрний нутаг дэвсгэрт амьдарч байсан Людвиг Больцман Стефан-Больцманы хуулийг бүтээжээ. Тэр хүн дулаан солилцооны мөн чанарыг илүү сайн ойлгож, мэдээлэлтэй ажиллах боломжийг олгож, олон жилийн туршид сайжруулсан юм. Үг хэллэгийг нь анхаарч үзээрэй.
Стефан-Больцманы хууль нь туйлын хар биетүүдийн зарим шинж чанарыг тодорхойлсон салшгүй хууль юм. Энэ нь хар биетийн цацрагийн эрчим хүчний нягтын температурын индексээс хамаарлыг тодорхойлох боломжийг танд олгоно.
Хуулийг дагаж мөрдөх
Цацрагийн дулаан дамжуулах хуулиуд нь Стефан-Больцманы хуульд захирагддаг. Дулаан дамжуулалт ба конвекцоор дамжин дулаан дамжуулах эрчмийн түвшин нь температуртай пропорциональ байна. Дулааны урсгал дахь цацрагийн энерги нь дөрөв дэх чадалтай температуртай пропорциональ байна. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна:
q=σ A (T14 – T2 4).
Томъёонд q нь дулааны урсгал, А нь энерги ялгаруулах биеийн гадаргуугийн талбай, T1 ба T2 нь ялгаруулж буй бие ба энэ цацрагийг шингээдэг орчны температур юм.
Дээрх дулааны цацрагийн хууль нь зөвхөн туйлын хар биений (a.h.t.) үүсгэсэн хамгийн тохиромжтой цацрагийг яг тодорхой тодорхойлдог. Амьдралд ийм бие бараг байдаггүй. Гэсэн хэдий ч хавтгай хар гадаргуу нь A. Ch. T-д ойртдог. Хөнгөн биетүүдийн цацраг харьцангуй сул байна.
Олон тооны идеалаас хазайлтыг харгалзан үзэхийн тулд ялгаралтын коэффициентийг нэвтрүүлсэн.хэмжээ s.t. Стефан-Больцманы хуулийг тайлбарласан илэрхийллийн зөв бүрэлдэхүүн хэсэг рүү. Ялгарлын индекс нь нэгээс бага утгатай тэнцүү байна. Хавтгай хар гадаргуу нь энэ коэффициентийг 0.98 хүртэл авчрах боломжтой бол металл толь нь 0.05-аас хэтрэхгүй. Иймд шингээлт нь хар биетэд өндөр, харин толь биетэд бага байна.
Саарал биеийн тухай (с.т.)
Дулаан дамжуулалтад саарал бие гэх нэр томьёог байнга дурддаг. Энэ объект нь долгионы урт (давтамж) дээр суурилаагүй цахилгаан соронзон цацрагийн шингээлтийн спектрийн коэффициент нь нэгээс бага биет юм.
Ижил температуртай хар биеийн цацрагийн спектрийн найрлагаас хамааран дулаан ялгаруулах нь ижил байна. Саарал бие нь хар биетэй харьцуулахад эрчим хүчний нийцтэй байдлын бага үзүүлэлтээр ялгагдана. s.t-ийн спектрийн хар байдлын түвшин хүртэл. долгионы уртад нөлөөлөхгүй. Үзэгдэх гэрэлд тортог, нүүрс, цагаан алтны нунтаг (хар) саарал биед ойрхон байдаг.
Дулаан дамжуулах мэдлэгийн хэрэглээний талбарууд
Дулаан ялгаруулалт бидний эргэн тойронд байнга тохиолддог. Орон сууц, оффисын байранд та дулааны цацрагаар ажилладаг цахилгаан халаагуурыг ихэвчлэн олох боломжтой бөгөөд бид үүнийг спираль хэлбэрийн улаавтар туяа хэлбэрээр хардаг - ийм дулаан нь харагдахуйц зүйлд хамаарах бөгөөд энэ нь "зогсож" байдаг. хэт улаан туяаны спектр.
Өрөө халаах нь үнэндээ хэт улаан туяаны цацрагийн үл үзэгдэх бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Шөнийн харааны төхөөрөмж хамаарнадулааны цацрагийн эх үүсвэр ба хэт улаан туяанд мэдрэмтгий хүлээн авагч нь харанхуйд сайн жолоодох боломжийг олгодог.
Нарны энерги
Нар бол дулааны энергийн хамгийн хүчтэй ялгаруулагч юм. Энэ нь манай гарагийг зуун тавин сая километрийн зайнаас халаадаг. Олон жилийн турш болон дэлхийн янз бүрийн хэсэгт байрлах янз бүрийн станцуудаар бүртгэгдсэн нарны цацрагийн эрчим нь ойролцоогоор 1.37 Вт/м2-тай тохирч байна.
Энэ бол дэлхий дээрх амьдралын эх үүсвэр нь нарны энерги юм. Одоогийн байдлаар олон оюун ухаан үүнийг ашиглах хамгийн үр дүнтэй аргыг олох гэж завгүй байна. Одоо бид орон сууцны барилгыг халааж, өдөр тутмын хэрэгцээг эрчим хүчээр хангах нарны зайг мэддэг болсон.
Хаахдаа
Дүгнэж хэлэхэд уншигч одоо цацрагийн дулаан дамжуулалтыг тодорхойлж чадна. Амьдрал ба байгаль дээрх энэ үзэгдлийг тайлбарла. Цацрагийн энерги нь ийм үзэгдэлд дамжих энергийн долгионы гол шинж чанар бөгөөд үүнийг хэрхэн тооцоолохыг жагсаасан томьёо харуулж байна. Ерөнхий байрлалд процесс нь өөрөө Стефан-Больцманы хуулийг дагаж мөрддөг бөгөөд шинж чанараасаа хамааран туссан цацрагийн урсгал, өөрийн төрлийн цацраг, тусах, шингээх, дамжуулах гэсэн гурван хэлбэртэй байж болно.
