열 전달 - 개념, 유형, 절연체 및 조치

열 전달이 무엇인지, 전도, 대류 및 복사에 의해 열 전달이 어떻게 발생하는지 설명합니다. 또한 절연체 및 측정.

열은 항상 더 높은 온도 시스템에서 더 낮은 온도 시스템으로 전달됩니다.

열전달이란 무엇입니까?

한 매체에서 다른 매체로 열 에너지가 전달되는 물리적 현상을 열  전달, 열 전달 또는 열 전달 이라고 합니다 .

이는  서로 다른 온도  에 있는  두 시스템이 접촉할 때 발생하며, 온도가 동일한 열 평형 에 도달할  때까지 가장 높은 온도 지점에서 가장 낮은 지점으로 에너지 흐름을 허용합니다  .

열 전달 과정은 막대와 절연체를 사용하여 속도를 늦출 수 있지만(감속할 수 있음) 멈출 수 없습니다(중지할 수 없음) . 그러나 우주 에 열 차이가 있을 때마다 열은 사용 가능한 매체를 통해 전달되는 경향이 있습니다. 이들에 따라, 상기 전달은 전도, 대류 및 복사의 세 가지 모드를 통해 발생할 수 있습니다.

도움이 될 수 있습니다: 열역학 법칙

운전

열전도는 음식을 조리할 때 자주 사용됩니다.

전도는 몸체 사이에 물질을 전달하지 않고 한 물질의 입자가 다른 물질의 입자와 직접 접촉하여 열을 전달하는 것 입니다 . 이는 고체 , 액체 또는 기체 등 모든 응집 상태 에서 발생 하지만 후자의 두 대류는 일반적으로 선호됩니다.

전도를 통해 전달되는 열의 양은 물체를 통한 열 전달 속도가 물체 내부의 온도 구배에 비례한다는 푸리에의 법칙에 의해 결정됩니다.

전기 스토브에서 간단한 예를 볼 수 있습니다. 버너는 전기 저항으로 인해 가열되고 열은 전도를 통해 우리가 올려놓은 팬으로 전달되며, 결과적으로 팬은 우리가 요리하는 음식 에 대해 동일한 작업을 수행합니다. .

또한 실수로 뜨거운 팬을 손으로 만졌을 때도 발생합니다. 접촉 시 열이 피부로 전달되어 화상을 입을 수 있습니다.

전달

두 액체를 섞으면 온도가 높은 쪽이 다른 쪽으로 열을 전달합니다.

대류는 유체가 열을 받아 그것이 담긴 공간 내에서 열을 전달하기 위해 이동하는 경우에 발생한다는 점을 제외하면 전도와 유사합니다. 대류는 기체이든 액체이든 유체 의 이동을 통해 열을 전달하는 것입니다 .

이러한 전달은 신체가 신체와 주변 환경 사이의 온도 차이에 비례하는 비율로 열을 잃는다는 뉴턴의 냉각 법칙에 명시된 조건으로 발생합니다.

이에 대한 명확한 예는 용기에 담긴 물을 가열할 때 발생합니다. 용기에서 액체로 전도에 의해 전달된 열은 용기와 직접 접촉하는 부분을 가열하고, 이는 상승하여 액체의 다른 차가운 부분을 대신하게 하여 물을 균일 하게 가열합니다 .

방사

방사선은 공기를 통해, 심지어 진공에서도 발생할 수 있습니다.

마지막 유형의 열 전달은 접촉이 없을 때 발생할 수 있는 유일한 열 전달 이므로 물리적 매체, 즉 진공에서도 발생할 수 있습니다.

이는 그  기원이 전자기 입자의 방출, 즉 열복사를 촉발하는 전하 물질 입자  의  열 운동에 있기 때문이며, 그 강도는 고려되는 복사의 파장과 온도 에 따라 달라집니다 .

일반적으로 이러한 상황에 처한 신체는 자외선을 방출하지만 특정 온도 이상에서는 가시광선 스펙트럼의 방사선, 즉 빛을 방출할 수 있습니다 . 이러한 방식으로 방출되는 열의 양은 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 결정될 수 있습니다.

매일 우리는 열 복사의 가장 좋은 예인 태양을 관찰합니다. 우리 행성 에서 1억 4960만 킬로미터 떨어져 있음에도 불구하고 태양의 온도는 너무 높아서 엄청난 양의 빛과 열을 우주로 방출합니다.

두 가지 모두 지구 표면 에 도달하여 자외선에서 적외선까지의 파장으로 지구 표면을 따뜻하게 유지하고 조명을 유지하며 분명히 전체 가시 스펙트럼을 통과합니다.

참조: 전자기 스펙트럼

절연체 및 방사선 장벽

단열재는 집 안의 온도를 안정적으로 유지합니다.

앞서 말했듯이 열 전달을 막을 수는 없지만 특정 재료를 사용하면 속도를 늦출 수 있습니다. 이는 모든 재료가 어떤 방식으로든 열을 전달하지만 동일한 속도 나 동일한 용이성을 가지지 않기 때문입니다.

빠르고 효율적으로 전달하는 물질을 열 전도체라고 합니다 . 반대로 천천히 힘들게 하는 것을 단열재(전도 및 대류) 또는 장벽(방사)이라고 합니다.

단열재의 명확한 예는 보온병을 구성하는 물질로, 이는 환경 과의 열교환을 늦추어 액체가 더 오랜 시간 동안 뜨겁거나 차갑게 유지될 수 있게 해줍니다 .

열 전달 측정 단위

국제 측정 시스템 에 따르면 신체의 전도도 는 일 및 에너지 와 마찬가지로 줄(J)로 표시됩니다 . 그러나 열 전달을 측정하는 데 일반적으로 사용되는 다른 단위도 있습니다.

• 킬로칼로리(Kcal). 칼로리 는 물 1g의 온도를 섭씨 1도 높이는 데 필요한 열량으로 정의됩니다 . 식품에 함유된 화학적 에너지를 측정하기 위해 영양학에서 자주 사용되는 측정법입니다 . 1킬로칼로리는 1000칼로리와 같습니다.

• BTU( 영국 열량 단위). 이는 1파운드의 물의 온도를 화씨 1도 높이는 데 필요한 열량으로 정의되며 이는 252칼로리에 해당합니다. 이 측정법은 영어권 국가, 주로 영국과 미국에서 일반적으로 사용됩니다.

계속: 비열