§ 8. Застосування і врахування різних видів теплообміну
Особливості теплопровідності, конвекції, випромінювання враховують і використовують під час створення різноманітних джерел тепла у випадках, коли необхідно його зберегти або, навпаки, забезпечити швидке охолодження різних приладів. Випромінювання є важливим для підтримання певної температури в приміщеннях та в багатьох інших випадках.
У комп’ютерах для охолодження процесорів та інших мікросхем встановлюють спеціальні радіатори з алюмінію, міді, які виготовляють як окремі пластини і мають великі ребристі площі поверхонь. Метал радіаторів унаслідок гарної теплопровідності швидко нагрівається. їх ребристість збільшує площу поверхні, яка контактує з навколишнім повітрям і не перешкоджає утворенню конвекційних потоків. У молекул повітря, які взаємодіють з молекулами металевого радіатора, збільшується швидкість, а швидкість молекул радіатора зменшується. Повітря, яке контактує з ребристою поверхнею радіаторів, швидко нагрівається, його внутрішня енергія і температура зростають. Щоб тепле повітря швидше замінювалося більш холодним, на радіатори часто встановлюють вентилятори. Так, у разі проганяння повітря між ребрами радіаторів, встановлених на процесорах комп’ютерів, мікросхемах, спеціальні вентилятори (кулери) сприяють їх швидшому охолодженню (мал. 1.36).
Так само вирішують і обернену проблему — швидкий обігрів приміщень: адже чим більша поверхня радіатора і чим швидше змінюється повітря біля нього, тим швидше нагріється повітря в кімнаті (мал. 1.37). Нагріта поверхня радіатора і є джерелом інфрачервоного (теплового) випромінювання. Внаслідок випромінювання також зменшується внутрішня енергія випромінювального тіла — воно охолоджується.
Для уповільнення передачі тепла від більш нагрітих тіл до менш нагрітих (збереження теплоти) використовують спеціальні пристрої — термоси. Приємно випити під час лижної прогулянки гарячої кави чи чаю (мал. 1.38). Тут і стає у нагоді термос. Щоб напої довше зберігалися гарячими, термоси мають скляні або металеві колби з тонкими подвійними стінками. Повітря між стінками колб відкачують. Скло і нержавіюча сталь порівняно з іншими металами мають досить низьку теплопровідність. Повітря — поганий провідник тепла, а в розрідженому повітрі відсутня навіть конвекція. Залишається ще один механізм втрати теплоти — випромінювання. Адже інфрачервоні промені поширюються й у вакуумі. Тому металеві колби полірують, а поверхні скляних колб роблять дзеркальними. Скляні колби для захисту від пошкоджень вміщують у захисні металеві або пластмасові корпуси, а їх горличка закривають пробками з корка або пластику (мал. 1.39). Така конструкція термосів дає змогу суттєво зменшити втрати теплоти внаслідок теплопровідності, конвекції та випромінювання.
Паливо не може горіти за відсутності надходження повітря. У топках і печах зазвичай використовують приплив повітря завдяки конвекції — тягу. Для забезпечення гарної тяги над топкою в котельних установках електростанцій, заводів, котелень централізованих систем опалення будинків встановлюють труби. Нагріті гази, що виділяються під час спалювання палива, піднімаються угору. Тиск газів у топці й трубі стає меншим за тиск зовнішнього повітря. Унаслідок різниці тисків холодне повітря надходить у топку. Чим вища труба, тим більша різниця тисків атмосферного повітря і газів у трубі.
ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ
1. Чому поверхні радіаторів опалення роблять ребристими?
2. Чому шоломи й костюми космонавтів, які вони надягають, виходячи у відкритий космос, виготовляють із білого, сріблястого матеріалу?
3. В якому чайнику довше остигатиме вода: закопченому чи відполірованому до блиску?
4. Чому в космічних кораблях використовують примусову конвекцію?
5. Чому в сонячний літній день ви намагаєтеся одягнути світлий одяг?
6. Чому у разі втрати колбою термоса герметичності він втрачає здатність тривалий час зберігати гарячими напої, які в нього заливають?
7. Навіщо оболонки стратостатів покривають сріблястими фарбами?
8. Чи можна термос використати для збереження води холодною?
Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бойко
Автор: evg от 7-08-2016, 20:37, Переглядів: 1468