ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Температурное поле. Градиент температуры. Тепловой поток из "Методы измерения температур в промышленности " Если тела, заключенные внутр-и некоторого пространства, имеют различную температуру, то между ними непрерывно происходит обмен тепловой энергией, направленный на выравнивание темоератур этих тел. В процессе теплообмена тела с более высокой температурой отдают тепловую энергию, а тела с более низкой температурой поглощают ее. [c.37] По мере вьгравяиваиия температур интенсивность теплооб ме-на между телами уменьшается. В первом приближении можно считать, что время, необходимое для выравнивания температур между телами, обратно пропорционально разности их температур. Следовательно, полное выравнивание температур возможно только по истечении бесконечно большого промежутка времени. [c.37] Одпако в силу огра1ниченной точности измерительных приборов мы перестаем замечать различие температур между находящимися в теплообмене телами уже через конечный и часто весьма небольшой промежуток времени. [c.37] При решении тепловых задач принято задаваться допустимым значением разности температур, при котором можно в каждом данном случае считать тепловое равновесие наступивщим. [c.37] В зависимости от механизма передачи тепла различают три способа теплообмена—теплопроводность, конвекцию и лучеиспускание. [c.37] Теплообмен теплопроводностью осуществляется путем обмена кинетической энергией поступательного движения молекул пли колебательного движения атомов между соприкасающимися телами или частями тел без перемещения атомов или молекул из одной части в другую и характерен, главным образом, для твердых тел. В жидких телах и газах теплопроводность заметно проявляется только в тонких слоях. [c.37] Вто рой способ — теплообмен посредством конвекции — И1ме-ет место только в газах и жидкостях и состоит в переносе тепла самими движущимися и перемешивающимися частицами вещества, имеющ ими различную температуру. Конвективный теплообмен всегда сопровождается теплопроводностью. [c.38] В зависимости от характера движения массы вещества различают свободную и вьшужденную конвекцию. В первом случае причиной возникновения движения являются местные нарушения плотности среды, вызываемые разностью температур и обусловливающие возникновевие градиента давления. Вынужденная конвекция возникает под действием градиента давления, вызванного внешними силами. [c.38] Третий способ — теплообмен излучением, — присущий телам во всех агрегатных состояниях, наблюдается при любых температурах, отличных от абсолютного нуля, и представляет собой сочетание двух одновременно протекающих процессов — излучения и поглощения лучистой энергии. [c.38] С точки зрения квантовой теории излучение вызывается переходом внешних электронов атомов излучающего тела на орбиты меньшего энергетического уровня с выделением квантов энергии нзлу чения. [c.38] При тепло-обмеие двух тел, находящихся при разных температурах, излучают оба тела, но энергия, изл чаемая горячим телом, больше энергии, излучаемой телом холодным . Поэтому холодное тело поглощает энергии больше, чем изл учает, и в результате нагревается горячее тело, наоборот, теряет энергии больше, чем получает, и охлаждается. [c.38] Если оба тела находятся при одинаковой температуре, то между ними также происходит теплообмен излучением, но так как каждое тело излучает столько же энергии, сколько поглощает, то температура тел остается неизменной. [c.38] Часто теплообмен излучением сочетается с каким-либо другим видом теплообмена, а В ряде случаев можно встретиться с одиовременным действием всех трех видов теплообмена. В последнем случае при рассмотрении вопросов переноса тепловой энергии может даваться оценка их суммарного действия. [c.38] В настоящей главе рассматриваются только те задачи теории теплообмена, решение оторых имеет непосредственное отношение к температурным измерениям. [c.38] При рассмотрении тепловых явлений часто бывает полезным использование понятия о температурном поле, являющемся приложением к температурным явлениям общей теория поля, разработанной в математической физике. При этом для удобства теоретических построений аналитическая теория тепла отвлекается от прерывной структуры вещества, его молекулярного, строения и рассматривает все тела сплошными. [c.39] Это допущение можно считать вполне законным, так как в подавляющем большинстве случаев размеры элементарных объемов, Б которых рассматривается протекание того или иного физического процесса, достаточно велики по ср авненяю с размерами молекул и длиной их свободного пробега. [c.39] Температурным полем называется совокупность мгновенных значений температуры во всех точках рассматриваемого пространства. Таким образом, температурное поле описывает распределение температуры в пространстве в каждый момент времени. В завпсимости от того, меняется ли с течением времени распределение температуры в данном пространстве или остается постоянным, различают нестационарные и стационарные температурные поля. [c.39] Если все точки рассматриваемого пространства, обладающие одинаковыми значениями температуры, соединить между собой, то образуется так называемая изотермическая поверхность. Если провести такие поверхности через равные интервалы температуры, то можно получить наглядное представление о характере всего температ)фного поля. Так как одна и та же точка пространства не может обладать двумя различными значениями температуры, то в данном температурном поле изотермические поверхности не пересекаются. [c.39] Градиент температуры будет большим в тех областях поля, где изотермические поверхности расположены ближе друг к другу. [c.40] Сама температура является скаляром, в то время как температурный градиент представляет собой вектор, направленный из данной точки изотермической поверхности по нормали к ней в сторону возрастания температуры. [c.40] Вернуться к основной статье