الإشعاع (الإشعاع) انتقال الحرارة والصيغ وأمثلة المشاكل

الإشعاع (الباعث) انتقال الحرارة والصيغ وأمثلة المشاكل - في هذه المناقشة سوف نشرح عن انتقال الحرارة. والذي يتضمن فهم انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع أو الانبعاث ، وصيغ نقل الحرارة وأمثلة على مشاكل نقل الحرارة الكاملة وسهلة الفهم. لمزيد من التفاصيل ، يرجى قراءة الاستعراض أدناه بعناية.

الإشعاع (الباعث) انتقال الحرارة والصيغ وأمثلة المشاكل

دعونا نناقش معنى انتقال الحرارة أولاً بعناية.

تعريف انتقال الحرارة

المسافة بين الأرض والشمس هي 149.600.000 كم ويوجد فراغ بين الأرض والشمس. يجعل من المستحيل نقل الحرارة (الحرارة) بالحمل الحراري أو بالتوصيل.

ومع ذلك ، يمكننا أن نشعر بحرارة الشمس ، على بعد مئات الملايين من الكيلومترات من سطح الأرض. في هذه الحالة ، لا يمكن نقل الحرارة عن طريق التوصيل. وهو الأمر الذي يتطلب في عملية نقل الحرارة بالتوصيل وجود وسيط في شكل مادة صلبة.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن نقل الحرارة الناتجة عن الشمس عن طريق الحمل الحراري إما عن طريق الحمل الحراري الطبيعي والحمل القسري ، لأنه يجب أن يكون هناك سائل أو غاز لنقل الحرارة شمس. إذن كيف تصل حرارة الشمس إلى سطح الأرض؟ إذن من ذلك ، اتبع الشرح أدناه!

يمكن أن يحدث انتقال الحرارة من الشمس إلى سطح الأرض عن طريق الإشعاع ، والذي لا يتطلب في هذه العملية وسيطًا للوصول إلى سطح الأرض. لذا فإن الإشعاع هو انتقال للحرارة بدون مادة وسيطة ويكون على شكل موجات كهرومغناطيسية. تسمى الأداة المستخدمة للكشف عن وجود إشعاع حراري بالمنظار الحراري. من السهل صنع منظار حراري بسيط. الصورة التالية هي صورة منظار حراري بسيط.

استخدام مصباحين متوهجين مستخدمين (المصباح أ والمصباح ب) حيث تم إزالة الفتيل عن طريق إحداث ثقب في الأسفل. اللمبة B سوداء ، بينما اللمبة A باقية. ثم يتم توصيل المصباحين بأنبوب U يحتوي على كحول ملون.

إذا سقطت الحرارة المشعة على سطح الكرة B ، سيزداد ضغط الغاز داخل الكرة B وسيزداد سطح الكحول تحت الكرة A. إذا تعرض A و B للحرارة في وقت واحد ، فإن مستوى الكحول تحت B سيستمر في الانخفاض ومستوى الكحول تحت A سيرتفع.

يوضح الحدث أعلاه أن المصباح الأسود يمكن أن يمتص حرارة أكثر من المصباح غير الأسود. لذلك ، يمكن استنتاج أن الجسم ذي السطح الأسود الباهت يصدر أو يمتص الحرارة بشكل أفضل من الجسم ذي السطح الأبيض اللامع.

صيغة نقل الحرارة

تم اكتشاف معدل انتقال الحرارة الحراري المنبعث من الإشعاع بواسطة جسم تجريبيًا بواسطة جوزيف ستيفان في عام 1879. اقترح ستيفان أن معدل الانتقال الحراري للحرارة المنبعثة من الإشعاع بواسطة جسم ما يتناسب مع مساحة سطح الجسم والقوة الرابعة من درجة حرارته المطلقة. تم اشتقاق النتائج التجريبية نظريًا بواسطة Ludwig Boltzmann في عام 1884 المعروف باسم قانون Stefan-Boltzmann والذي يمكن التعبير عنه بالمعادلة التالية:

P = eσAT4⁴

مع الوصف:

P = القدرة المشعة (واط)

e = انبعاثية كائن

= ثابت ستيفان (5.6703 × 10^-8 W / م²ك⁴).

أ = مساحة الجسم الذي ينبعث منه إشعاع (م²)

T = درجة الحرارة المطلقة (K)

تعتمد قيمة الابتعاثية e للكائن على لون سطح الكائن. قيمة سطح الجسم الأسود تمامًا هي e = 1 ، بينما بالنسبة للكائن الأبيض تمامًا ، فإن قيمة e = 0. لذا فإن قيمة انبعاث e بشكل عام هي 0

لفهم نقل الحرارة عن طريق الإشعاع (الإشعاع) بشكل أفضل ، ضع في اعتبارك وفهم الأمثلة التالية من المشاكل

مثال على مشكلة انتقال الحرارة

1. كرة نحاسية مساحتها 20 سم² ثم يسخن إلى متوهج عند درجة حرارة 127^ا إذا كانت انبعاثية المادة 0.4 وكان ثابت ستيفان 5.67 × 10^-8 W / م²ك⁴، ثم احسب الطاقة الإشعاعية المنبعثة من الكرة كل ثانية.

حل:

معروف:

أ = 20 سم² = 2 × 10^-3 م²

T = (127 + 273) = 400 كلفن

ه = 0.4

= 5.67 × 10^-8 W / م²ك⁴

سئل: س: ...؟

إجابه:

P = eσAT⁴

P = (0.4). (5.67 × 10^-8(2 × 10^-3).(400)⁴

P = (0.4). (5.67 × 10^-8(2 × 10^-3(256 × 10⁸)

P = 1161.23 × 10^-3 دبليو

P = 1.61123 واط 1.2 واط

وبالتالي ، فإن الطاقة المشعة المنبعثة من الكرة كل ثانية هي 1.2 واط.

وهكذا تم شرحه عن الإشعاع (الباعث) انتقال الحرارة والصيغ وأمثلة المشاكل، نأمل أن تضيف إلى بصيرتك ومعرفتك. شكرا لزيارتك ولا تنسى قراءة مقالات أخرى.