pridané
 02. 09. 2005
  Prenos Tepla – TERMOKINETIKA – diel 1.
Prenos tepla je veda, ktorá skúma akým spôsobom sa šíri energia teplom v priestore a čase a ako sa dopravuje do skúmaného systému.

Rozlišujeme tieto základné spôsoby prenosu tepla:

  • a) vedením (kondukcia) - je transport tepla mikropohybom molekúl hmotnosti,

  • b) prúdením (konvekcia) - je transport tepla makropohybom molekúl a zhluku molekúl v prúdiacej tekutine,

  • c) žiarením (radiacia) - je transport tepla elektromagnetickým vlnením s dĺžkou vlny v rozsahu 0,8.10-6 m až 0,8.10-3 m,

  • d) prenosom látky (vlhkosti).


Tieto formy prenosu energie sa vzájomne značne líšia, preto sa riadia i rôznymi zákonitosťami.



Vedenie tepla - kondukcia


sa uskutočňuje molekulárnym prenosom energie medzi látkami alebo ich časticami, ktoré sa stýkajú a majú rôznu teplotu; v kovových telesách sa na ňom podieľajú voľné elektróny. Kvantitatívne závisí od fyzikálnych vlastností, geometrických tvarov a rozmerov látok vedúcich teplo a od rozdielu teplôt medzi ich časťami (príp. povrchmi).




Prenos tepla konvekciou - prúdením

Teplo sa šíri konvekciou len v plynoch a kvapalinách (v tekutinách), a to premiestňovaním objemov tekutiny v priestore, pričom na konvekcii sa zúčastňuje aj vedenie tepla. Spoločný prenos tepla vedením a prúdením sa nazýva prestup tepla konvekciou. V praxi pod ním rozumieme šírenie tepla medzi tuhou stenou a tekutinou - tekutina musí byť v pohybe.

Podľa spôsobu vzniku prúdenia tekutiny rozlišujeme konvekciu:

  • a) prirodzenú voľnú - prúdenie vzniká v dôsledku roydielnej hustoty tekutiny v danom objeme, ktorá je spôsobená rozdielnou konvekciou alebo rozdielnou teplotou v rozličných častiach objemu,

  • b) nútenú - prúdenie vzniká umelým spôsobom prostredníctvom čerpadla, kompresora, ventilátora.


Podľa mechanizmu prúdenia tekutiny rozdelujeme prúdenie na:
  • a) laminárne (vrstevné) - častice tekutiny sa pohybujú len vzájomne v smere jednej osi-v smere tokového kanála, tekutina sa pri ňom rozdeľuje na vrstvy, ktoré po sebe pokojne kĺzajú - bez pulzácií, pričom prúdnice sledujú obrysy kanála,

  • b) turbulentné prúdenie (vírivé) - rýchlostná zložka v troch smeroch Re < 2320; Re > 2320

  • c) 2320 < Re < 10 000 - prechodná oblasť (Re – Reynoldsovo číslo). Je to prúdenie, pri ktorom sa vrstvy tekutiny ustavične premiešavajú; častice prúdu, ktoré sa pohybujú pozdĺž kanála určitou rýchlosťou, majú zložku rýchlosti aj v smere kolmom na jeho os. Prúdenie tekutiny vtedy poskytuje obraz neusporiadanej masy chaoticky sa pohybujúcich častíc tekutiny. Čím väčšie sú pulzácie, vírenie, tým je prúdenie turbulentnejšie.

Pri prechode laminárneho prúdenia v turbulentné narastá odpor trenia v kanáli.



Prenos tepla sálaním - radiácia

prebieha medzi telesami v prostredí prepúšťajúcom aspoň z časti elektromagnetické vlny. Pri nižších teplotách sa deje v podstate infračervenými lúčmi. Je to jediný spôsob, akým sa môže šíriť teplo vo vákuu. Tok tepla, ktorý mení teplotu ohrievanej alebo ochladzovanej látky (čo možno pociťovať), je tokom citeľného tepla.



Prenos tepla spojený s prenosom látky (vlhkosťou)

Nevyžaduje rozdiel teplôt, ale rozdiel koncentrácií, príp. parciálnych tlakov látky v rozličných častiach jej objemu. Vyskytuje sa pri izotermicko-izobarickej zmene skupenstva tekutiny (pri odparovaní vody do vzduchu, alebo zrážaní vodných pár zo vzduchu na chladných povrchoch telies). Tok tepla, ktorý nemení teplotu ohrievanej alebo ochladzovanej látky (pri jej skupenskej premene), je tokom viazaného tepla.




Ako to vlastne funguje

Prenos tepla prebieh spomenutými spôsobmi. Pri prúdení sa premiestňuje samotná teplá látka, obvykle kvapalina alebo plyn. Vedenie je prenos tepla látkou. Zahriatím jednej časti telesa vzriastie pohyb molekúl a vzrastajúcimi zrážkami so susednými molekulami sa teplo šíri ďalej v telese. Sálanie je prenos tepla elktromagnetickým žiarením. Všetky telesá vyžarujú infračervené žiarenie a to tým viac, čím majú vyššiu teplotu.


Teplotná izolácia:
Teplotná vodivosť látok je rôzna. Najlepším vodičom tepla sú kovy, naopak drevo a plasty vedú teplo zle. Najhorším vodičom tepla sú plyny. Na tepelnú izoláciu sa hodia materiály pórovité, vláknité, zrnité práve preto, lebo obsahujú veľa vzduchu.


Teplo odrážané od izolácie:
Tepelné žiarenie (infražiarenie – červené) sa šíri rýchlosťou svetla, má však väčšiu vlnovú dĺžku. Rovnako ako svetelné žiarenie, je aj infra žiarenie odrážané lesklými povrchmi a pohlcované je povrchmi matnými, drsnými. Povrchy s veľkou odrazivosťou (reflexiou) majú nízske sálanie (emisivitu) a naopak.

Ukážka kombinácie prenosu tepla vo viacvrstvovom materiáli | © Moira
Mareriál
r (%)
e
 striebro leštené
99
0,01
 meď leštená
98
0,02
 zlato leštené
97
0,03
 hliník leštený
95÷97
~ 0,04
 hliník drsný
92÷94
~ 0,07
 hliník zoxidovaný
70÷80
~ 0,25
 hliníkový náter
60÷80
~ 0,30
 asfalt
6
0,94
 strešná lepenka
7
0,93
 vápenná omietka
7
0,93
 sklo
8
0,92
 tehlové murivo
10
0,90
 papier
10
0,90
 betón
11
0,89
 laky a emaily
8÷15
~ 0,88
 drevo hoblované
20
0,80


Bližšie informácie:
Termomechanika, Zbierka príkladov; Štefan Antal, 1999
atď.

Info k článku: Obraciam si suchý oblek hore topánkami. Vyteká mi z neho pol litra vody. Studený vietor ma ešte viac podchladzuje. Necítim si prsty, nemám žiaden cit…
Tak presne takto to nemá vyzerať. V nasledujúcich dieloch si toho povieme viac o samotnom prenose tepla a predstavíme si niektoré materiály, ktoré sa dajú využiť v potápaní či pri Outdoor aktivitách a nie len tam.

Pripomienky k článku: poslať pripomienky/hodnotenie na stubadivers@stubadivers.sk
Hodnotenie článku v bodoch od 1 do 3: poslať hodnotenie na stubadivers@stubadivers.sk

Hľadáme dobrovoľníkov na spoluprácu a výskum materiálov využiteľných pri potápaní. Kontaktujte nás na adrese: stubadivers@stubadivers.sk


Prajeme Vám veľa pekných potápačských zážitkov v suchu a v teple, t. j. v pohode.


Autor: Miroslav Zverka

 

Informujte sa na adrese: stubadivers@stubadivers.sk Maska s trubicou – Oceanic Maska Prizm 2 – Oceanic Skladacia dýchacia trubica – Oceanic

     Pripomienky a nápady k stránke
     stubadivers@stubadivers.sk

     Počet prístupov: [CNW:Counter]   
     od 26.10. 2003

  
  
  
  
  
© 2005 STUBA DIVERS