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熱伝達の概要:熱伝達の仕組み

熱伝達の概要:熱伝達の仕組み

熱とは?熱伝達はどのように行われますか?ある物体から別の物体に熱が移動するとき、物質への影響は何ですか?知っておくべきことは次のとおりです。

熱伝達の定義

熱伝達は、ある物質からの内部エネルギーが別の物質に移動するプロセスです。熱力学は、熱伝達とそれに起因する変化の研究です。熱伝達を理解することは、熱機関やヒートポンプで発生するような熱力学的プロセスを分析するために重要です。

熱伝達の形態

運動論では、物質の内部エネルギーは個々の原子または分子の動きから生成されます。熱エネルギーは、このエネルギーをある身体またはシステムから別の身体またはシステムに伝達するエネルギーの形です。この熱伝達は、さまざまな方法で実行できます。

  • 伝導 加熱された固体に熱が流れ、熱流が材料を通過するときです。ストーブバーナー要素または赤熱から白熱に変わる金属棒を加熱すると、伝導を観察できます。
  • 対流 加熱された粒子が、熱湯で何かを調理するなど、別の物質に熱を伝達する場合です。
  • 放射線 熱が太陽などからの電磁波を介して伝達される場合です。放射は、空の空間を介して熱を伝達できますが、他の2つの方法では、伝達のために何らかの物質接触が必要です。

2つの物質が互いに影響を与えるためには、それらは 熱接触 お互いに。電源を入れたままオーブンを開いたままにして、その前に数フィート立つと、オーブンと熱的に接触し、オーブンから熱が伝わるのを感じることができます(空気中の対流によって)。

通常、もちろん、あなたが数フィート離れているとき、あなたはオーブンからの熱を感じません、それはオーブンが持っているからです 断熱材 内部の熱を保持して、オーブンの外部との熱接触を防ぎます。もちろんこれは完璧ではないので、近くに立つとオーブンからの熱を感じるでしょう。

熱平衡 熱接触している2つのアイテムがそれらの間で熱を伝達しなくなった場合です。

熱伝達の影響

熱伝達の基本的な効果は、ある物質の粒子が別の物質の粒子と衝突することです。通常、エネルギーの高い物質は内部エネルギーを失います(つまり、「クールダウン」)、エネルギーの少ない物質は内部エネルギーを獲得します(つまり、「加熱」)。

私たちの日常生活におけるこれの最も露骨な影響は、物質が物質のある状態から別の状態に変化する相転移です。例えば、氷は熱を吸収すると固体から液体に溶けます。水には、氷よりも多くの内部エネルギーが含まれています(つまり、水分子がより速く動き回っています)。

さらに、多くの物質が 熱膨張 または 熱収縮 彼らが内部エネルギーを増減するように。水(および他の液体)は、凍結すると膨張することがよくあります。これは、冷凍庫にキャップ付きの飲み物を長時間入れていた人が発見したものです。

熱容量

熱容量 オブジェクトの温度は、オブジェクトの温度が熱の吸収または伝達にどのように反応するかを定義するのに役立ちます。熱容量は、熱の変化を温度の変化で割ったものとして定義されます。

熱力学の法則

熱伝達は、熱力学の法則として知られるようになったいくつかの基本原則によって導かれます。これは、熱伝達がシステムによって行われる作業にどのように関連するかを定義し、システムが達成できることを制限します。

アン・マリー・ヘルメンスティーン博士編集