النقل الحراري

يُعد النقل الحراري ، الذي يُطلق عليه أكثر شيوعًا الحرارة 1 ، أحد أنماط تبادل الطاقة الداخلية بين نظامين ، والآخر هو العمل: إنه نقل للطاقة الحرارية يحدث خارج التوازن. الديناميكا الحرارية. هناك ثلاثة أنواع من نقل الحرارة يمكن أن تتعايش: التوصيل ، بسبب الانتشار التدريجي للتحريض الحراري في المادة ؛ الحمل الحراري ، النقل الحراري الذي يصاحب الحركات العيانية للمادة ؛ الإشعاع الذي يتوافق مع انتشار الفوتونات. كمية الحرارة Q هي كمية الطاقة المتبادلة 2 بواسطة هذه الأنواع الثلاثة من عمليات النقل

ويتم التعبير عنها بالجول (J). حسب الاصطلاح ، Q> 0 إذا كان النظام يستقبل الطاقة. تعتمد الديناميكا الحرارية على مفهوم الحرارة لبناء المبدأين الأول والثاني للديناميكا الحرارية. غالبًا ما يكون معنى كلمة “حرارة” في اللغة اليومية غامضًا ومربكًا ، خاصة مع درجة الحرارة. في حين أنه من الصحيح أن عمليات نقل الحرارة العفوية تحدث من مناطق ذات درجة حرارة أعلى إلى مناطق ذات درجة حرارة منخفضة ، فمن الممكن مع ذلك تحقيق انتقال الحرارة من الجسم البارد إلى الجسم الساخن ، باستخدام آلة حرارية مثل الثلاجة. علاوة على ذلك ، أثناء تغيير الحالة ، على سبيل المثال أثناء الغليان

لا تغير المادة النقية درجة الحرارة أثناء تبادل الطاقة في شكل حرارة. أبسط مثال على حالة تنطوي على انتقال الحرارة هو جسمان على اتصال بدرجات حرارة مختلفة. ينقل الجسم الأكثر سخونة الطاقة إلى الجسم الأكثر برودة عن طريق التوصيل ؛ تنخفض درجة حرارتها ، اضطراب ، إثارة حرارية ، تنخفض. في المقابل ، تزداد درجة حرارة الجسم البارد ، ويزداد التحريض الحراري بداخله. فهرس 1 تاريخ المصطلحات وتطورها 2 وضع نقل الحرارة 2.1

إقرأ أيضا:فوائد الشوكولاطة السوداء

الحمل الحراري

التوصيل 2.2 الحمل الحراري 2.3 الإشعاع 2.4 مقارنة بين أوضاع النقل 2.5 مزيج من أوضاع النقل 3 الحرارة والديناميكا الحرارية 3.1 التطور التلقائي لجسدين على اتصال 3.2 المبدأ الأول والحرارة 3.3 التحولات الخاصة 3.4 المبدأ الثاني والحرارة 4 ملاحظات ومراجع 4.1 ملاحظات 4.2 المراجع 5 انظر أيضا 5.1 ببليوغرافيا 5.2 المقالات ذات الصلة تاريخ وتطور المصطلحات غالبًا ما يتم الخلط بين الحرارة في اللغة اليومية ومفهوم درجة الحرارة. على الرغم من الاختلاف الشديد بين المفهومين من وجهة النظر العلمية ، إلا أن كلا المفهومين متشابهان ، وقد تسبب نشأة الديناميكا الحرارية أحيانًا في حدوث هذا الارتباك. قد تؤدي عبارات مثل “

الماء ساخن” إلى الاعتقاد الخاطئ بأن الحرارة هي خاصية للنظام عندما تكون بمثابة نقل للطاقة (من الماء ، حار ، إلى حرارة). البيئة المحيطة ، أبرد). كما أنه من الخطأ قول “الماء يفقد الحرارة” عندما يبرد. ومع ذلك ، فإن تعبير “انتقال الحرارة” منتشر جدًا 2. حتى القرن الثامن عشر ، اعتقد العلماء أن الحرارة تتكون من سائل كان يسمى phlogiston (نظرية phlogiston). في القرن التاسع عشر ، تم استيعاب الحرارة في سائل: كالوري. فرض تقدم الكالوريمتر ونجاحه هذه النظرية حتى منتصف القرن التاسع عشر. يتبنى سعدي كارنو هذا المفهوم ، على سبيل المثال:

إقرأ أيضا:الكستناء لنظام غذائي صحي

لا يمكن للمحرك الحراري أن يعمل إلا إذا انتقلت الحرارة من جسم تكون درجة حرارته أعلى إلى جسم تكون درجة حرارته أقل ؛ المنطق المقابل للتشابه مع آلة هيدروليكية تستمد طاقتها من مرور الماء من خزان على ارتفاع عالٍ إلى خزان منخفض الارتفاع. فقط مع ظهور الديناميكا الحرارية الإحصائية سيتم تعريف الحرارة على أنها نقل للتحريض الحراري للجسيمات إلى المستوى المجهري. سيُظهر النظام الذي تكون جزيئاته أكثر إثارة من الناحية الإحصائية درجة حرارة توازن أعلى ، محددة على المقياس العياني.

الانعكاس الإحصائي

وبالتالي فإن درجة الحرارة هي كمية عيانية وهي الانعكاس الإحصائي للطاقات الحركية للجسيمات على النطاق المجهري. أثناء الصدمات العشوائية ، تنقل الجزيئات الأكثر اهتياجًا طاقاتها الحركية إلى الجسيمات الأقل اهتياجًا. يتوافق توازن عمليات النقل المجهرية للطاقة الحركية هذه مع الحرارة المتبادلة بين الأنظمة المكونة من جزيئات يختلف متوسط ​​التحريض الحراري فيها. درجة الحرارة هي وظيفة حالة مكثفة تستخدم لوصف حالة توازن النظام بينما الحرارة هي نقل للتحريض الحراري مقارنة بكمية من الطاقة ، مرتبطة بتطور النظام.بين حالتين متميزتين أو متطابقتين إذا كان التحول دوريًا.

في الديناميكا الحرارية ، الحرارة هي الطاقة المتبادلة أثناء نقل الحرارة إلى أو من نظام ديناميكي حراري بسبب اختلاف درجة الحرارة وآليات أخرى غير العمل الديناميكي الحراري أو نقل المواد 1،2،3،4 ، 5.6. نقل الحرارة هو عملية تنطوي على أكثر من نظام ، وليست خاصية لنظام واحد. في الديناميكا الحرارية ، تساهم الطاقة المنقولة على شكل حرارة في التغيير في وظيفة الحالة للطاقة الداخلية أو المحتوى الحراري للنظام. يجب تمييز هذا عن مفهوم اللغة العادية للحرارة كخاصية لنظام معزول.

إقرأ أيضا:روبرت غراس

كمية الطاقة المنقولة كحرارة في عملية ما هي كمية الطاقة المنقولة باستثناء أي عمل حراري تم إنجازه وأي طاقة موجودة في المادة المنقولة. للحصول على تعريف دقيق للحرارة ، يجب أن تحدث من خلال مسار لا يشمل نقل المادة 7. يمكن قياس كمية الطاقة المنقولة كحرارة من خلال تأثيرها على حالات الأجسام المتفاعلة. على سبيل المثال ، يمكن قياس انتقال الحرارة بكمية الجليد المذاب ، أو بالتغير في درجة حرارة الجسم في بيئة النظام 8. هذه الأساليب هي جزء من قياس الكالوري. الرمز التقليدي المستخدم لتمثيل كمية الحرارة المنقولة في عملية الديناميكا الحرارية هو Q.

الطاقة المنقولة

نظرًا لأن كمية الطاقة المنقولة ، فإن وحدة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J). فهرس 1 آليات نقل الحرارة 2 الترميز والوحدات 3 الديناميكا الحرارية 3.1 الحرارة والانتروبيا 3.2 الحرارة والمحتوى الحراري 4 التاريخ 5 النقل الحراري 5.1 انتقال الحرارة بين جسمين 5.2 آلة حرارية 5.3 مضخة الحرارة 6 مقاربات للتدفئة 6.1 النهج العياني 6.2 النهج المجهري 6.3 قياس السعرات الحرارية 6.4 الهندسة 7 الحرارة الكامنة والحرارة المعقولة 8 السعة الحرارية 9 “ساخن” 10 المراجع 11 انظر أيضا 11.1 ببليوغرافيا 11.2 روابط خارجية آليات نقل الحرارة تشمل آليات نقل الحرارة التوصيل

بسبب الانتشار التدريجي للتحريض الحراري في المادة عن طريق الاتصال المباشر بالأجسام الثابتة ؛ الحمل الحراري ، النقل الحراري الذي يصاحب الحركات العيانية للمادة ؛ والإشعاع بين الأجسام المفصولة بانتشار الفوتونات. يمكن أن يتم التسخين على سبيل المثال عن طريق الاحتكاك بسبب الأعمال الميكانيكية أو الكهربائية أو المغناطيسية أو الجاذبية. عندما يكون هناك مسار مناسب بين نظامين بدرجات حرارة مختلفة ، يحدث انتقال الحرارة بالضرورة وبشكل تلقائي من النظام الأكثر سخونة إلى النظام الأكثر برودة. يحدث التوصيل الحراري من خلال الحركة العشوائية (العشوائية) للجسيمات المجهرية (مثل الذرات أو الجزيئات).

في المقابل ، يتم تعريف العمل الديناميكي الحراري من خلال آليات تعمل بشكل مجهري ومباشر على متغيرات الحالة لكامل جسم النظام. على سبيل المثال ، تغيير في حجم النظام عن طريق حركة مكبس بقوة قابلة للقياس من الخارج أو تغيير في استقطاب العزل الكهربائي للنظام عن طريق تغيير قابل للقياس في مجال كهربائي. لا يتطلب تعريف نقل الحرارة أن تكون العملية مستمرة أو منتشرة بمرور الوقت. على سبيل المثال ، يمكن لصاعقة البرق نقل الحرارة إلى الجسم. يسمح الدوران الحراري لجسم ما بتسخين جسم آخر

التوصيل والإشعاع

من خلال سائل دائري وسيط يحمل الطاقة من حد أحدهما إلى حد الآخر. لذلك يتم نقل الحرارة الفعلي عن طريق التوصيل والإشعاع بين السائل والأجسام المعنية. إن الدوران الحراري ، على الرغم من أنه تلقائي ، لا يحدث بالضرورة وعلى الفور مع ظهور اختلاف طفيف في درجة الحرارة. من أجل حدوث ذلك ، من الضروري تجاوز عتبة معينة قدمها رقم رايلي. على الرغم من أن الحرارة تتدفق تلقائيًا من الجسم الأكثر دفئًا إلى الجسم الأكثر برودة ، فمن الممكن بناء مضخة حرارية تنفق بعض العمل في نقل الطاقة من الجسم الأكثر برودة إلى الجسم الأكثر دفئًا. في المقابل ، تقلل الآلة الحرارية اختلاف درجة الحرارة الحالية لتوفير العمل لنظام آخر.

نوع آخر من أجهزة نقل الحرارة الديناميكي الحراري هو المشتت الحراري النشط ، والذي يكرس العمل لتسريع نقل الطاقة إلى بيئة أكثر برودة من جسم أكثر دفئًا ، على سبيل المثال لتبريد أحد مكونات الكمبيوتر. التصنيف والوحدات كطاقة ، تحتوي الحرارة على وحدة الجول (J) في النظام الدولي للوحدات (SI). ومع ذلك ، في المجالات المطبقة على الهندسة ، غالبًا ما يتم استخدام السعرات الحرارية أو الوحدة الحرارية البريطانية (BTU ، للدول الأنجلو ساكسونية). الوحدة

الصفائح ليست مسطحة ولكن لها سطح مموج وفقًا لنمط دقيق للغاية من أجل إنشاء تدفق مضطرب مرادف لنقل الحرارة بشكل أكثر كفاءة وتوزيع السوائل على سطح التبادل بالكامل. كلما زاد عدد اللوحات ، زاد سطح التبادل وزاد كفاءة المبادل. في الرسوم التوضيحية المقابلة ، يتحرك السائل الأزرق (في كل فترة زمنية أخرى) من الزاوية اليسرى العليا إلى الزاوية اليمنى السفلية للوحات ؛ يتم حظر دورانه في القنوات المخصصة للسائل الأحمر بواسطة موضع الختم كما هو موضح. يمر السائل الأحمر عبر القطر الآخر ؛ يجب قلب الختم لإغلاق القنوات المخصصة للسائل الأزرق. تتمثل ميزة هذا النوع من المبادلات في بساطته ، مما يجعله مبادلًا غير مكلف وموفر للمساحة يمكن تكييفه بسهولة عن طريق إضافة / إزالة اللوحات من أجل زيادة / تقليل سطح التبادل كما هو مطلوب.

السطح الملامس

يتم تقليل السطح الملامس للخارج إلى الحد الأدنى ، مما يجعل من الممكن الحد من فقد الحرارة ؛ يضمن ضيق المساحة التي تدور فيها السوائل وكذلك المظهر الجانبي للألواح تدفقًا مضطربًا يسمح بنقل حرارة ممتاز ولكن على حساب انخفاض كبير في الضغط. لا يمكن تعويض هذا الانخفاض في الضغط عن طريق ارتفاع ضغط مدخل السوائل (الذي لا يمكن أن يتجاوز 2.5 ميجا باسكال 3) لأن الضغط الزائد قد يتسبب في حدوث تسرب خلال السدادات أو حتى سحق الصفائح بسبب اختلاف الضغط بين السوائل ، مما يقلل بشكل كبير من الممر أقسام. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا يكون الفرق في درجة الحرارة بين السائلين كبيرًا جدًا لتجنب تشوه الصفائح عن طريق تمدد / تقلص الأخير مما يمنع المفاصل بين الصفائح من أن تكون محكمة الغلق بشكل دائم.

يجعل الاضطراب من الممكن تقليل تلوث سطح التبادل الحراري بنسبة 10-25 ٪ مقارنة بالمبادل الحراري لحزمة الأنبوب. بالمقارنة مع المبادل الحراري لحزمة الأنبوب ، تكون مساحة سطح التبادل للمبادل الحراري اللوحي أقل بنسبة 50٪ لنفس الطاقة 3. نوع مبادل الماء والمياه مزايا استخدام عيوب المدمج معاملات نقل جيدة جدا أثار أقدام صغيرة سعر تنافسي القليل من فقدان الحرارة معياري اختلاف محدود في درجات الحرارة تنظيم دقيق انخفاض كبير في الضغط ضغط عمل محدود المياه المياه زيت / ماء ماء ساخن / ماء مبادل هواء