Կան երեք տեսակ ջերմափոխանակում կամ ջերմափոխանակում, ներառյալ ջերմափոխանակումը ջերմահաղորդականության, կոնվեկցիայի, ճառագայթման միջոցով։
Ջերմափոխանակում ջերմահաղորդականությամբ։ Երբ բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմինը շփվում է ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնի հետ, էներգիան փոխանցվում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին։ Այս լրացուցիչ էներգիան ստիպում է մարմինը կազմող ատոմներին և մոլեկուլներին ավելի արագ շարժվել։ Շարժվելիս մոլեկուլներն ունեն կինետիկ էներգիա (EK = ½ մվ)։2)։ Ավելի արագ շարժվող մոլեկուլները (որոնք ունեն ավելի մեծ կինետիկ էներգիա) բախվում են իրենց կողքին գտնվող մոլեկուլների հետ։ Այս մոլեկուլները այնուհետև բախվում են իրենց կողքին գտնվող այլ մոլեկուլների հետ։ Եվ այսպես շարունակ։ Այսպիսով, մոլեկուլները բախվում են միմյանց հետ՝ փոխանցելով էներգիա։ Ջերմափոխանակում որը տեղի է ունենում մարմինը կազմող մոլեկուլների միջև բախումների միջոցով, կոչվում է հաղորդականություն: Հաղորդականությունը սովորաբար տեղի է ունենում պինդ մարմիններում կամ պինդ մարմիններից հեղուկ մարմիններ (հեղուկ մարմիններից պինդ մարմիններ) կամ պինդ մարմիններից գազային մարմիններ (գազային մարմիններից պինդ մարմիններ):
Ջերմափոխանակում կոնվեկցիայի միջոցով։ Կոնվեկցիան սովորաբար տեղի է ունենում հեղուկներում (օրինակ՝ ջրում) և գազերում (օրինակ՝ օդում): Կոնվեկցիան ջերմության փոխանցումն է, որը ուղեկցվում է մարմնի շարժմամբ՝ դրա խտության փոփոխությունների պատճառով: Մարմնի խտությունը փոխվում է նրա ծավալի փոփոխությանը զուգընթաց: Մարմնի ծավալը փոխվում է, երբ մարմինը կլանում է ջերմություն:
Ջերմափոխանակում ճառագայթման միջոցով։ Ճառագայթումը ջերմության փոխանցումն է էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսքով: Ճառագայթման օրինակներից են ջերմությունը, որը ձեր մարմինը զգում է վառարանի մոտ գտնվելիս, և արևից դեպի Երկիր ճառագայթումը: Արևն ունի ավելի բարձր ջերմաստիճան (մոտ 6000 Կելվին), մինչդեռ Երկիրն ունի ավելի ցածր ջերմաստիճան: Արևի և Երկրի միջև այս ջերմաստիճանային տարբերությունը ստիպում է ջերմությանը տեղափոխվել արևից (ավելի բարձր ջերմաստիճան) դեպի Երկիր (ավելի ցածր ջերմաստիճան): Եթե արևից դեպի Երկիր ճառագայթման համար անհրաժեշտ լիներ միջավայր, ինչպիսիք են հաղորդականությունը և կոնվեկցիան, ջերմությունը չէր հասնի Երկիր, քանի որ այն պետք է անցներ վակուումի միջով:
Խնդիրների օրինակ
1. 2015/2016 SMA/MA ֆիզիկայի ազգային քննության թիվ 19 հարց
Նույն չափի, բայց տարբեր մետաղներից պատրաստված մետաղական ձողերը միացվում են ստորև նկարում ցույց տրվածի պես։ Եթե I մետաղի ջերմահաղորդականությունը 4 անգամ մեծ է II մետաղի ջերմահաղորդականությունից, ապա երկու մետաղների միացման կետում ջերմաստիճանը…
A. 45oC
B. 40oC
C. 35oC
D. 30oC
Ե 25oC
Քննարկում
Հայտնի է, որ՝
Մետաղի ջերմային հաղորդունակությունը I = 4k
Մետաղի ջերմահաղորդականությունը II = k
Մետաղական եզրի ջերմաստիճանը I = 50oC
Մետաղական եզրի ջերմաստիճանը II = 0oC
Հարցրեց. Երկու մետաղների միացման կետի ջերմաստիճանը
Պատասխան՝
Ջերմահաղորդականության միջոցով ջերմափոխանակման արագության բանաձևը.
Նկարագրություն՝ Q/t = ջերմափոխանակման արագություն, k = ջերմահաղորդականություն, A = մակերես, T1-T2 = ջերմաստիճանի փոփոխություն, l = ձողի երկարությունը
Երկու մետաղներն էլ նույն չափի են, ուստի A-ն և l-ը հանվում են հավասարումից։
Ճիշտ պատասխանը Բ-ն է։
2. 2015/2016 SMA/MA ֆիզիկայի ազգային քննության թիվ 19 հարց
Հետևյալ նկարը ցույց է տալիս տարբեր տեսակի մետաղական A և B ձողեր, որոնք միացված են մի ծայրից։
Երկու ձողերի լայնական հատույթի մակերեսը նույնն է, սակայն A-ի երկարությունը երկու անգամ մեծ է B-ի երկարությունից, իսկ A-ի ջերմահաղորդականության գործակիցը 3 անգամ մեծ է B-ի երկարությունից։ Եթե A-ի և B-ի ազատ ծայրերը ենթարկվում են տարբեր մեծությունների ջերմաստիճանների, ապա միացման կետում ճշգրիտ ջերմաստիճանը…
A. 60oC
B. 64oC
C. 70oC
D. 76oC
Ե 78oC
Քննարկում
Հայտնի է, որ՝
A = 3k ձողի ջերմահաղորդականությունը
Ջերմահաղորդականություն ձողի B = k
Ձողի երկարությունը A = 2 լ
Ձողի երկարությունը B = l
Ձողի եզրի ջերմաստիճանը A = 100oC
Ձողի եզրի ջերմաստիճանը B = 40oC
Հարցրեց. Երկու ձողերի միացման տեղում ջերմաստիճանը
Պատասխան՝
Ջերմահաղորդականության միջոցով ջերմափոխանակման արագության բանաձևը.
Նկարագրություն՝ Q/t = ջերմափոխանակման արագություն, k = ջերմահաղորդականություն, A = մակերես, T1-T2 = ջերմաստիճանի փոփոխություն, l = ձողի երկարությունը
Երկու ձողերն էլ ունեն նույն լայնական հատույթի մակերեսը, ուստի A-ն հանվում է հավասարումից։
Ճիշտ պատասխանը Դ-ն է։
3. 2014/2015 SMA/MA ֆիզիկայի ազգային քննության թիվ 14 հարց
Ուշադրություն դարձրեք հետևյալ հայտարարությանը.
(1) մետաղական հաղորդունակություն
(2) մետաղական ծայրերի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը
(3) մետաղի երկարությունը
(4) մետաղական զանգված
Մետաղի ջերմության տարածման արագությունը որոշող գործոններն են…
Ա. (1), (2) և (3)
Բ. (1) և (4)
Գ. (2) և (4)
Դ. (3) և (4)
Ե. (4) միայն
Քննարկում
Մետաղներում ջերմափոխանակումը ջերմահաղորդականությամբ է։ Ջերմահաղորդականության միջոցով ջերմափոխանակման արագության բանաձևը.
Նկարագրություն՝ Q/t = ջերմափոխանակման արագություն, k = ջերմահաղորդականություն, A = մակերես, T1-T2 = ջերմաստիճանի փոփոխություն, l = ձողի երկարությունը
Ճիշտ պատասխանը Ա-ն է։
