L'énergie thermique est le terme que nous utilisons pour décrire le niveau d'activité des molécules dans un objet. Une excitation accrue est, d'une manière ou d'une autre, associée à une augmentation de la température, alors que dans les objets froids, les atomes se déplacent beaucoup plus lentement.
Des exemples de transfert de chaleur peuvent être trouvés partout - dans la nature, la technologie et la vie quotidienne.
Exemples de transfert de chaleur
Le plus grand exemple de transfert de chaleur est le soleil, qui réchauffe la planète Terre et tout ce qui s'y trouve. Dans la vie de tous les jours, vous pouvez trouver de nombreuses options similaires, mais dans un sens beaucoup moins global. Alors, quels sont quelques exemples de transfert de chaleur dans la vie de tous les jours ?
En voici quelques-uns:
- Réchaud à gaz ou électrique et, par exemple, une poêle pour faire frire des œufs.
- Les carburants automobiles tels que l'essence fournissent de l'énergie thermique au moteur.
- Le grille-pain inclus transforme un morceau de pain en pain grillé. Il est associé au rayonnementl'énergie thermique du pain grillé, qui extrait l'humidité du pain et le rend croustillant.
- Une tasse chaude de cacao fumant réchauffe les mains.
- N'importe quelle flamme, des flammes d'allumettes aux incendies de forêt massifs.
- Lorsque de la glace est placée dans un verre d'eau, l'énergie thermique de l'eau la fait fondre, c'est-à-dire que l'eau elle-même est une source d'énergie.
- Le radiateur ou le système de chauffage de votre maison fournit de la chaleur pendant les longs et froids mois d'hiver.
- Les fours conventionnels sont des sources de convection, à la suite de quoi les aliments qui y sont placés sont chauffés et le processus de cuisson commence.
- Des exemples de transfert de chaleur peuvent être observés dans votre propre corps, en prenant un morceau de glace dans votre main.
- L'énergie thermique est même à l'intérieur du chat, ce qui peut réchauffer les genoux du propriétaire.
La chaleur est mouvement
Les flux de chaleur sont en mouvement constant. Les principales voies de leur transmission peuvent être appelées convention, rayonnement et conduction. Examinons ces concepts plus en détail.
Qu'est-ce que la conductivité ?
Peut-être que beaucoup ont remarqué plus d'une fois que dans la même pièce, les sensations de toucher le sol peuvent être complètement différentes. Il fait beau et chaud de marcher sur le tapis, mais si vous entrez dans la salle de bain pieds nus, une fraîcheur perceptible donne immédiatement une sensation de gaieté. Pas là où il y a un chauffage au sol.
Alors pourquoi la surface carrelée gèle-t-elle ? C'est tout parce queconductivité thermique. C'est l'un des trois types de transfert de chaleur. Chaque fois que deux objets de températures différentes sont en contact l'un avec l'autre, de l'énergie thermique passe entre eux. Voici des exemples de transfert de chaleur dans ce cas: en vous tenant à une plaque de métal dont l'autre extrémité est placée au-dessus de la flamme d'une bougie, au fil du temps, vous pouvez ressentir une brûlure et une douleur, et au moment où vous touchez le fer poignée d'une casserole d'eau bouillante, vous pouvez vous brûler.
Facteurs de conductivité
Une bonne ou une mauvaise conductivité dépend de plusieurs facteurs:
- Le type et la qualité du matériau à partir duquel les objets sont fabriqués.
- La surface de deux objets en contact.
- Différence de température entre deux objets.
- Épaisseur et taille des articles.
Sous forme d'équation, cela ressemble à ceci: Le taux de transfert de chaleur vers un objet est égal à la conductivité thermique du matériau à partir duquel l'objet est fabriqué, multiplié par la surface au contact, multiplié par la différence de température entre les deux objets, et divisée par l'épaisseur du matériau. C'est simple.
Exemples de conductivité
Le transfert direct de chaleur d'un objet à un autre est appelé conduction, et les substances qui conduisent bien la chaleur sont appelées conducteurs. Certains matériaux et substances ne font pas bien face à cette tâche, on les appelle des isolants. Ceux-ci incluent le bois, le plastique, la fibre de verre et même l'air. Comme vous le savez, les isolateurs n'arrêtent pas réellement le flux.chaleur, mais ralentissez-la simplement d'un degré ou d'un autre.
Convection
Ce type de transfert de chaleur, comme la convection, se produit dans tous les liquides et gaz. Vous pouvez trouver de tels exemples de transfert de chaleur dans la nature et dans la vie quotidienne. Au fur et à mesure que le liquide se réchauffe, les molécules du fond gagnent de l'énergie et se déplacent plus rapidement, ce qui entraîne une diminution de la densité. Les molécules de fluide chaud commencent à se déplacer vers le haut tandis que le liquide de refroidissement (le liquide le plus dense) commence à couler. Une fois que les molécules froides ont atteint le bas, elles reçoivent à nouveau leur part d'énergie et tendent à nouveau vers le haut. Le cycle continue tant qu'il y a une source de chaleur au fond.
Des exemples de transfert de chaleur dans la nature peuvent être donnés comme suit: à l'aide d'un brûleur spécialement équipé, l'air chaud, remplissant l'espace d'un ballon, peut élever la structure entière à une hauteur suffisamment élevée, la chose est que l'air chaud est plus léger que l'air froid.
Radiation
Lorsque vous vous asseyez devant un feu, vous êtes réchauffé par la chaleur qui en émane. La même chose se produit si vous amenez votre paume vers une ampoule allumée sans la toucher. Vous vous sentirez également au chaud. Les plus grands exemples de transfert de chaleur dans la vie quotidienne et la nature sont menés par l'énergie solaire. Chaque jour, la chaleur du soleil traverse 146 millions de kilomètres d'espace vide jusqu'à la Terre elle-même. C'est la force motrice derrière toutes les formes et tous les systèmes de vie qui existent sur notre planète aujourd'hui. Sans ce mode de transmission, nous serions en grande difficulté, et le monde ne serait pas le même que nous.nous le connaissons.
Le rayonnement est le transfert de chaleur à l'aide d'ondes électromagnétiques, qu'il s'agisse d'ondes radio, d'infrarouges, de rayons X ou même de lumière visible. Tous les objets émettent et absorbent de l'énergie rayonnante, y compris la personne elle-même, mais tous les objets et substances ne s'acquittent pas aussi bien de cette tâche. Des exemples de transfert de chaleur dans la vie quotidienne peuvent être envisagés en utilisant une antenne conventionnelle. En règle générale, ce qui rayonne bien absorbe aussi bien. Quant à la Terre, elle reçoit l'énergie du soleil, puis la restitue à l'espace. Cette énergie de rayonnement est appelée rayonnement terrestre, et c'est ce qui rend possible la vie sur la planète.
Exemples de transfert de chaleur dans la nature, la vie quotidienne, la technologie
La transmission d'énergie, en particulier thermique, est un domaine d'étude fondamental pour tous les ingénieurs. Le rayonnement rend la Terre habitable et fournit de l'énergie solaire renouvelable. La convection est la base de la mécanique, elle est responsable de la circulation de l'air dans les bâtiments et des échanges d'air dans les maisons. La conductivité vous permet de chauffer une casserole en la mettant simplement sur le feu.
De nombreux exemples de transfert de chaleur dans la technologie et la nature sont évidents et se retrouvent partout dans le monde. Presque tous jouent un rôle important, en particulier dans le domaine du génie mécanique. Par exemple, lors de la conception du système de ventilation d'un bâtiment, les ingénieurs calculent le transfert de chaleur du bâtiment qui l'entoure, ainsi que le transfert de chaleur interne. De plus, ils sélectionnent des matériaux qui minimisent ou maximisent le transfert de chaleur.grâce à des composants individuels pour optimiser l'efficacité.
Évaporation
Lorsque les atomes ou les molécules d'un liquide (comme l'eau) sont exposés à un volume important de gaz, ils ont tendance à entrer spontanément dans un état gazeux ou à s'évaporer. En effet, les molécules se déplacent constamment dans des directions différentes à des vitesses aléatoires et se heurtent les unes aux autres. Au cours de ces processus, certains d'entre eux reçoivent une énergie cinétique suffisante pour se repousser de la source de chaleur.
Cependant, toutes les molécules n'ont pas le temps de s'évaporer et de devenir de la vapeur d'eau. Tout dépend de la température. Ainsi, l'eau dans un verre s'évapore plus lentement que dans une casserole chauffée sur le feu. Faire bouillir l'eau augmente considérablement l'énergie des molécules, ce qui accélère le processus d'évaporation.
Concepts de base
- La conductivité est le transfert de chaleur à travers une substance par contact direct d'atomes ou de molécules.
- La convection est le transfert de chaleur par la circulation d'un gaz (comme l'air) ou d'un liquide (comme l'eau).
- Le rayonnement est la différence entre la quantité de chaleur absorbée et réfléchie. Cette capacité dépend fortement de la couleur, les objets noirs absorbent plus de chaleur que les objets clairs.
- L'évaporation est le processus par lequel les atomes ou les molécules à l'état liquide acquièrent suffisamment d'énergie pour devenir un gaz ou une vapeur.
- Les gaz à effet de serre sont des gaz qui emprisonnent la chaleur du soleil dans l'atmosphère terrestre, produisant un gaz à effet de serre. Effet. Il existe deux catégories principales: la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone.
- Les sources d'énergie renouvelables sont des ressources illimitées qui se reconstituent rapidement et naturellement. Ceux-ci incluent les exemples suivants de transfert de chaleur dans la nature et la technologie: les éoliennes et l'énergie solaire.
- La conductivité thermique est la vitesse à laquelle un matériau transfère l'énergie thermique à travers lui-même.
- L'équilibre thermique est un état dans lequel toutes les parties du système sont dans le même régime de température.
Application pratique
De nombreux exemples de transfert de chaleur dans la nature et la technologie (photos ci-dessus) indiquent que ces processus doivent être bien étudiés et servis pour de bon. Les ingénieurs appliquent leurs connaissances des principes de transfert de chaleur, recherchent de nouvelles technologies associées à l'utilisation de ressources renouvelables et sont moins destructrices pour l'environnement. La clé est de comprendre que le transfert d'énergie ouvre des possibilités infinies pour les solutions d'ingénierie et plus encore.
