熱伝達は、物体間の熱の生成、適用、交換、および交換を扱う熱工学の一分野です。体内での熱伝達は、次の 3 つの異なるプロセスによって発生します。伝導
この記事では、伝導による熱伝達について説明します。 .また、伝導に直結する熱伝導率の概念についても解説します。熱伝導率の概念を説明するだけでなく、熱伝導に関する質問のいくつかに対する解決策も提供します。
伝導とは?
伝導 温度差により、ボディの 2 つの隣接する端部間で発生する熱伝達のプロセスです。詳細な伝導の概要を取得するには、 コンダクタンス中に発生する根本的なプロセスを理解する必要があります。物体が加熱されると、隣接する原子と分子の間で内部衝突が発生します。これらの衝突により、熱はある分子から別の分子に伝達されます。このように、熱の移動は一方の端からもう一方の端まで行われます。
コンダクタンスは、気体に比べて固体や液体で起こりやすい現象です。これは主に、固体と液体の原子が近くに積み重ねられているためです。さらに、一方の端から他方の端への温度伝達は、両端の温度差に依存します。温度差が大きければ、熱伝達も大きくなります。したがって、熱伝達は温度差に直接関係しています。
コンダクタンスの一例は、ガスコンロでフライパンを加熱することです。ガスコンロに火がつくと、火がフライパンにある分子を加熱します。フライパンで分子を加熱すると、分子が振動します。振動は、衝突によって隣接する分子に伝達されます。このように、熱エネルギーは、衝突によって鍋に包括的に伝達されます。
熱伝導率の概念
伝導 温度差に応じた材料内の熱の流速として数学的に定義できます。この定義を証明するために、長さ L と断面積 A を持つ金属棒を取り上げます。棒の端を異なる温度に保ちます。
端を異なる温度に保つために、棒の一方の端を温度 T1 の熱源に接触させておくことができます。対照的に、他のソースの温度は T2 に保たれます。また、周囲の間で熱伝達が発生しないように、バーの側面を断熱したままにします。
定常状態の場合、熱はソースが配置されている端に供給されます。したがって、バーに沿って移動すると、温度は T1 と T2 の間の距離に応じて均一に減少し続けます。したがって、熱の流量 (H) は、温度 T1 – T2 とバーの面積の差に正比例します。さらに、熱伝達は、長さが長くなるにつれて減少します。したがって、長さと熱伝達は互いに反比例の関係にあります。
熱伝達の式は次のとおりです。 –
HAT1–T2L
H=KAT1–T2L
ここで、K は物質の熱伝導率として知られる比例定数です。熱伝導率は、材料が熱を伝導する能力として定義されます。熱伝導率 (K) の SI 単位は J SmK または WmK です。したがって、熱伝導率の値が高い材料は、より良い方法で熱を伝導することができます.
熱伝導率の概念の実際の応用
伝導 料理において重要な役割を果たします。調理中、料理人は調理器具をバーナーに置き、熱を伝達して調理器具に含まれる食品を調理するためです。ここで、調理中にコンダクタンス プロセスが増加すると、食品はより速く調理されます。そのため、一部の調理器具の底には銅コーティングが施されています。銅は高い熱伝導率を持っています。したがって、器具の底を銅でコーティングすると、器具内の熱分布が増加します。このように、調理器具の底にある銅が調理プロセスを容易にします.
伝導の問題
伝導 材料の隣接する端部間の熱伝達のプロセスです。以下では、コンダクタンスと熱伝導率の概念に基づいて 1 つの数値を解きます。
質問 - 定常状態での鋼鉄接合部の温度は何度ですか?それを考えると
スティード ロッドの長さ =15 cm
銅棒の長さ =10 cm
ソースの温度 =摂氏 300 度
もう一方の端の温度 =摂氏 0 度
鋼棒の面積 =2 x 銅棒の面積
鋼の熱伝導率 =50.2 J/smK
銅の熱伝導率 =385 J/smK
定常状態のため、ロッドの周囲には絶縁材料が存在します。この断熱材は、側面からの熱の損失を減らします。したがって、熱がロッドの長さに沿って流れることは明らかです。したがって、
K1A1300TL1=(K2A2T-0)L2
ここで、添字 1 と 2 は鋼と銅の棒を指します。さて、
50.2×2300-T15=385T10
ここから T の値を計算します
T =摂氏44.4度
結論
熱伝達のさまざまな方法は、熱を地球から大気に伝達する上で重要な役割を果たします。 伝導 海風や雨のサイクルなど、さまざまな大気活動において重要な役割を果たします。さらに、熱伝導率の概念は、熱工学で広く使用されています。材料の熱伝導率は、コンポーネントを設計するための材料選択プロセスにおいて重要な役割を果たします。さらに、加熱による材料の膨張は、熱伝導率に依存します。したがって、伝導と熱伝導率の概念がさまざまな実際のアプリケーションに不可欠であることは明らかです。
