Tipuri de transfer de căldură (conducție termică, convecție, radiație termică).

Conducția termică este un proces de transfer energie interna de la părți mai încălzite ale corpului (sau corpuri) la părți (sau corpuri) mai puțin încălzite, realizate de particulele corpului care se mișcă haotic (atomi, molecule, electroni etc.). Un astfel de schimb de căldură poate avea loc în orice corp cu o distribuție neuniformă a temperaturii, dar mecanismul transferului de căldură va depinde de starea de agregare a substanței.

Capacitatea unei substanțe de a conduce căldura este caracterizată de coeficientul său de conductivitate termică (conductivitate termică). Din punct de vedere numeric, această caracteristică este egală cu cantitatea de căldură care trece printr-un material cu o suprafață de 1 m² pe unitatea de timp (secundă) cu un gradient de temperatură unitar.

În stare staționară, densitatea fluxului de energie transmisă prin conductibilitatea termică este proporțională cu gradientul de temperatură:

unde este vectorul densității fluxului de căldură - cantitatea de energie care trece pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe fiecare axă, - coeficient de conductivitate termică(conductivitate termică specifică), - temperatură. Minusul din partea dreaptă arată că fluxul de căldură este direcționat opus vectorului grad T (adică în direcția unei scăderi rapide a temperaturii). Această expresie este cunoscută ca legea conductibilitatii termice Fourier .

Convecția este răspândirea căldurii cauzată de mișcarea elementelor macroscopice ale mediului. Volumele de lichid sau gaz, care se deplasează dintr-o zonă cu o temperatură mai mare într-o zonă cu o temperatură mai scăzută, transferă căldură cu ele. Transportul convectiv este de obicei însoțit de conducție termică.

Transferul convectiv poate avea loc ca urmare a mișcării libere sau forțate a lichidului de răcire. Mișcarea liberă are loc atunci când particulele de fluid din diferite părți ale sistemului sunt sub influența forțelor de masă de mărime diferită, de exemplu. când câmpul de forţe de masă nu este uniform.

Mișcarea forțată are loc sub influența forțelor externe de suprafață. Diferența de presiune sub care se mișcă lichidul de răcire este creată folosind pompe, ejectoare și alte dispozitive.

Transferul de căldură prin radiație (transferul de căldură prin radiație) constă în emisia de energie de radiație de către un corp, distribuția acesteia în spațiul dintre corpuri și absorbția sa de către alte corpuri. În procesul de emitere a energiei interne a corpului radiant, aceasta se transformă în energie undele electromagnetice, care s-a răspândit în toate direcțiile. Corpurile situate pe calea de propagare a energiei radiației absorb o parte din undele electromagnetice incidente asupra lor și astfel energia radiației este convertită în energia internă a corpului absorbant.

1. Tratarea suprafeței corpurilor de revoluție: șlefuire.

Măcinare– procesul de prelucrare a tuturor tipurilor de suprafete pe echipamente adecvate folosind unelte abrazive. Precizie până la clasa a VI-a. Ra=0,16…..0,32 µm

Tipuri de măcinare Calitate Ra (µm)

Degrosare 8-9 2,5-5

Preliminare 6-9 1,2-2,5

Final 5-6 0,2-1,2

Subțire -- 0,25-0,1

Unelte: roți de șlefuit și abrazive.

Metode de măcinare:

Mașini de șlefuit cilindric.

A) Slefuire cu avans longitudinal

Masa cu piesa de prelucrat efectuează o mișcare alternativă (avans longitudinal), piesa de prelucrat efectuează o avans circulară; cerc – mișcarea principală de tăiere și avans transversal.

B) Slefuire prin plonjare

Cercul efectuează mișcările principale de tăiere și avans transversal (pânzare), piesa de prelucrat efectuează o avans circulară.

Avantajele șlefuirii longitudinale:

Poate prelucra suprafete mai lungi de 50 mm;

Mai exact;

Uzura uniformă a cercului;

Utilizați roți moi care nu necesită editare frecventă;

Generare minimă de căldură.

Avantajele șlefuirii prin scufundare:

Productivitate mare;

Posibilitate de reglare multi-unelte;

Slefuirea simultană a gâtului și a capătului.

Dezavantajele șlefuirii prin scufundare:

Poate prelucra suprafete de pana la 50 mm lungime;

Uzura neuniformă a roților;

Sunt necesare ajustări frecvente ale roților;

Generare mare de căldură;

Mașini cu putere și rigiditate crescute.

Slefuire fara centru

A) cu avans radial – folosit pentru prelucrarea pieselor scurte;

B) cu avans axial;

Axa cercului este stabilită la un unghi față de axa piesei de prelucrat, datorită acestui fapt obținem un avans axial. Folosit pentru prelucrarea arborilor lungi și netezi.

Șlefuirea este o metodă tehnologică de prelucrare a metalelor care face posibilă obținerea unor suprafețe de înaltă calitate pe piese cu precizie dimensională ridicată.

Măcinarea se efectuează cu ajutorul discurilor de șlefuit, care sunt tăiate cu granule abrazive din minerale și materiale superdure care au o formă aleatorie și o poziție relativă.

O caracteristică specială este că fiecare bob, ca un dinte de tăiere, taie un strat mic de metal, rezultând o zgârietură de lungime limitată și o mică zonă de secțiune transversală rămasă pe suprafața piesei.

La fabricarea pieselor și dispozitivelor de mașini se folosește șlefuirea pentru finisarea finală, făcând posibilă obținerea unor suprafețe cu precizie dimensională de 6-7 grade cu o rugozitate Ra = 0,08..0,32 microni.

Tipuri de șlefuire: rotund extern, rotund intern, plat, față.

2. Conceptul de algoritm. Structura sa.

Un algoritm este un set ordonat de reguli care determină conținutul și ordinea acțiunilor asupra anumitor obiecte, a căror implementare strictă duce la rezolvarea oricărei probleme din clasa de probleme luate în considerare într-un număr finit de pași.

Structuri de bază ale algoritmului- acesta este un anumit set de blocuri și modalități standard de conectare a acestora pentru a efectua secvențe tipice de acțiuni.

Principalele structuri includ următoarele:

o liniară

o ramificare

o ciclic

Liniar se numesc algoritmi in care actiunile se desfasoara secvential una dupa alta. Diagrama bloc standard a algoritmului liniar este prezentată mai jos:

Ramificare este un algoritm în care o acțiune este efectuată de-a lungul uneia dintre ramurile posibile ale rezolvării unei probleme, în funcție de îndeplinirea condițiilor. Spre deosebire de algoritmii liniari, în care comenzile sunt executate secvenţial una după alta, algoritmii de ramificare includ o condiţie, în funcţie de îndeplinirea sau neîndeplinirea căreia se execută o anumită secvenţă de comenzi (acţiuni).

Ca o condiție într-un algoritm de ramificare, poate fi folosită orice afirmație pe înțelesul executorului, care poate fi observată (fie adevărată) sau nu (fie falsă). O astfel de afirmație poate fi exprimată fie în cuvinte, fie într-o formulă. Astfel, algoritmul de ramificare constă dintr-o condiție și două secvențe de comenzi.

În funcție de dacă succesiunea de comenzi este în ambele ramuri ale soluției problemei sau doar într-una, algoritmii de ramificare se împart în complet și incomplet (redus).
Diagramele bloc standard ale unui algoritm de ramificare sunt prezentate mai jos:

Ciclic este un algoritm în care o parte din operații (corpul buclei - o secvență de comenzi) este efectuată în mod repetat. Cu toate acestea, cuvântul „în mod repetat” nu înseamnă „la infinit”. Organizarea buclelor, care nu duce niciodată la o oprire în execuția algoritmului, este o încălcare a cerinței eficacității sale - obținerea unui rezultat într-un număr finit de pași.

Înainte de operarea buclei, se efectuează operațiuni pentru a atribui valori inițiale acelor obiecte care sunt utilizate în corpul buclei. Ciclul include următoarele structuri de bază:

o bloc de verificare a stării

o un bloc numit corpul buclei

Există trei tipuri de bucle:

Buclă cu precondiție

Bucla cu postcondiție

Buclă cu un parametru (un tip de buclă cu o precondiție)

Dacă corpul buclei este localizat după ce au fost verificate condițiile, se poate întâmpla ca în anumite condiții corpul buclei să nu fie executat nici măcar o dată. Acest tip de organizare a buclei, controlată de o condiție prealabilă, se numește buclă cu precondiție.

Un alt caz este posibil când corpul buclei este executat conform macar o dată și se va repeta până când condiția devine falsă. Această organizare a ciclului, când corpul său este localizat înainte de verificarea stării, se numește buclă cu postcondiție.

Buclă cu parametru este un tip de buclă cu o precondiție. Particularitatea acestui tip de buclă este că are un parametru, a cărui valoare inițială este setată în antetul buclei, condiția pentru continuarea buclei și legea pentru modificarea parametrului buclei sunt, de asemenea, stabilite acolo. Mecanismul de funcționare este complet în concordanță cu un ciclu cu o condiție prealabilă, cu excepția faptului că, după executarea corpului ciclului, parametrul se modifică conform legii specificate și abia apoi trece la verificarea stării.
Diagramele bloc standard ale algoritmilor ciclici sunt prezentate mai jos:

Întrebarea 1. Analiza unităților de alimentare cu combustibil din DLA

Întrebarea 2. Prelucrarea găurilor: găurire, găurire, scufundare, alezare.

Întrebarea 3. Tipuri, secțiuni, secțiuni în desenul de inginerie mecanică

1. Analiza unităților de alimentare cu combustibil în DLA

Sistem motoare rachete lichide(LPRE) diferă în principal în sistemele de alimentare combustibil. În motoarele cu rachete lichide de orice design presiunea combustibilului inainte de camera de ardere trebuie să existe mai multă presiune în cameră, altfel va fi imposibilă furnizarea componentelor combustibil prin injectoare. Există două sisteme de alimentare cu combustibil - represivȘi casa de pompe. Primul este mai simplu și este folosit în principal în motoarele de rachete relativ mici, al doilea - în motoarele de rachete cu rază lungă.

POMPĂ SISTEM DE ALIMENTARE CON COMBUSTIBIL- (motor rachetă lichid) - un set de mecanisme sau dispozitive care asigură alimentarea componentelor de combustibil din rezervoare către camera unui motor rachetă lichid folosind pompe. Cu un sistem de alimentare cu combustibil cu pompă puteți obține mai puțin greutate totală centrală electrică decât cu un sistem de alimentare cu combustibil.

Cu alimentarea prin deplasare, componentele combustibilului sunt furnizate în camera de ardere folosind aer comprimat. gaz, vine prin cutie de vitezeîn rezervoarele de combustibil. Reductorul asigură o presiune constantă în rezervoarele de combustibil și o alimentare uniformă cu combustibil în camera de ardere. În acest caz, în tancurile de rachete se stabilește o presiune ridicată, așa că trebuie să fie suficient de puternice. Acest lucru crește greutatea structurii, aceasta crește greutatea structurii, ceea ce este un dezavantaj al tuturor sistemelor de livrare a combustibilului cu deplasare pozitivă.

2. Prelucrarea găurilor: găurire, alezarea, scufundare,

implementare.

Foraj orificiile se obtin in material solid. Pentru găurile de mică adâncime se folosesc burghie standard cu diametrul de 0,30...80 mm. Există două metode de găurire: 1) burghiul se rotește (mașini de găurit și grupuri de foraj); 2) piesa de prelucrat se rotește (mașini de grup de strung). Prelucrarea găurilor cu un diametru de până la 25...40 mm se realizează cu burghie spiralate într-o singură trecere, atunci când se prelucrează găuri cu diametre mari (până la 80 mm) - în două sau mai multe treceri prin găurire și alezare sau alte metode . Pentru a găuri găuri cu un diametru de peste 80 mm, se folosesc burghie sau capete de găurit cu modele speciale. La prelucrarea găurilor adânci (L/D > 10), este dificil să se asigure direcția axei găurii în raport cu suprafața sa cilindrică interioară. Cu cât lungimea găurii este mai mare, cu atât retragerea sculei este mai mare. Pentru combaterea derivei burghiului sau îndoirea axei găurii se folosesc următoarele metode: − folosirea avansurilor mici, ascuțirea atentă a burghiului; − utilizarea forajului preliminar (centrare); − găurirea cu direcția unui burghiu elicoidal cu ajutorul unui manșon de burghie; − găurirea unei piese rotative cu un burghiu nerotitor sau rotativ. Acesta este cel mai radical mod de a elimina alunecarea forajului, deoarece sunt create condiții pentru autocentrarea burghiului; − găurirea cu burghie speciale cu o piesă de prelucrat rotativă sau staționară. Burghiile speciale includ: - semicirculare - un tip de burghie cu pistol de tăiere cu o singură față care sunt utilizate pentru prelucrarea pieselor de prelucrat din materiale care produc așchii fragile (alama, bronz, fontă); − tip pistol – tăiere unilaterală cu evacuare exterioară a lichidului de răcire și evacuare interioară (ejector) cu plăci din aliaj dur (sudate sau neslefuabile cu prindere mecanică), destinate găuririi performante; − burghie de trepanare (inel) (Fig. 38, d) pentru găuri cu diametrul de 80 mm sau mai mult, până la 50 mm lungime; Au tăiat o suprafață inelă din metal solid, iar partea interioară în formă de cilindru rămasă după o astfel de găurire poate fi folosită ca semifabricat pentru fabricarea altor piese. Contraînfundarea găuri – pretratare turnate, ștanțate sau găuri forate pentru alezarea, alezarea sau broșarea ulterioară. La prelucrarea găurilor conform calității a 13-a... a 11-a, frecarea poate fi operația finală. Frecarea este utilizată pentru prelucrarea adâncituri cilindrice (pentru capete de șuruburi, mufe de supapă etc.), capete și alte suprafețe. Instrumentul de tăiere pentru frezare este o sculă. Frezele se realizează dintr-o singură bucată cu un număr de dinți de 3...8 sau mai mult, cu diametrul de 3...40 mm; montat cu diametrul de 32...100 mm si prefabricat reglabil cu diametrul de 40...120 mm. Frecarea este o metodă productivă: crește precizia găurilor preprelucrate și corectează parțial curbura axei după găurire. Pentru a crește precizia procesării, se folosesc dispozitive cu bucșe conductoare. Frecarea este utilizată pentru prelucrarea găurilor traversante și oarbe. Frezele corectează, dar nu elimină complet axa găurii, rugozitatea realizată Ra = 12,5...6,3 µm. Implementare găuri – finisarea găurilor cu o precizie de clasa a VII-a. Prin alezare, se prelucrează găuri cu aceleași diametre ca și în timpul frecării. Alezoarele sunt proiectate pentru a elimina cotele mici. Ele se deosebesc de freze prin un număr mai mare (6...14) de dinți. Derularea realizează o precizie ridicată a dimensiunilor diametrale ale matriței, precum și o rugozitate scăzută a suprafeței. Trebuie remarcat faptul că gaura prelucrată este puțin mai mare în diametru decât diametrul alezului în sine. Această defalcare poate fi de 0,005...0,08 mm. Pentru a obține găuri de calitate a 7-a, se utilizează dubla desfășurare; IT6 – triplu, pentru desfacerea finală, alocația este lăsată cu 0,05 mm sau mai puțin. Plictisitor Găurile principale (care determină proiectarea piesei) se realizează pe: alezarea orizontală, alezarea cu jig, găuritul radial, mașini rotative și agregate, centre de prelucrare multifuncțională, precum și în unele cazuri pe strunguri. Există două metode principale de alezaj: alezarea, în care piesa de prelucrat se rotește (la mașinile cu grup de strunjire) și alezarea, în care scula se rotește (la mașinile cu grup de alezat), operațiunile tipice pentru strung sunt alezarea unei singure găuri și găuri coaxiale folosind metoda universală și cutter (cutters ).

Foraj- una dintre cele mai comune metode de producere a găurilor cilindrice și traversante în material solid Când cerințele de precizie nu depășesc calitatea 11-12. Procesul de găurire are loc cu două mișcări combinate: rotația burghiului sau a piesei în jurul axei găurii (mișcarea principală) și mișcarea de translație a burghiului de-a lungul axei (mișcarea de avans).

Când se lucrează la o mașină de găurit, burghiul face ambele mișcări, piesa de prelucrat este fixată nemișcată pe masa mașinii. Când lucrați la strunguri și mașini cu turelă, precum și la strunguri automate, piesa se rotește, iar burghiul face mișcare de translație de-a lungul axei.

1. suprafață frontală - o suprafață elicoidală de-a lungul căreia curg așchii.
2. suprafata spate - suprafata orientata spre suprafata de taiere.
3. muchie de tăiere - o linie formată prin intersecția suprafețelor din față și din spate.
4. panglică - o bandă îngustă pe suprafața cilindrică a burghiului, situată de-a lungul axei. Oferă direcția burghiului.
5. margine transversală - o linie formată ca urmare a intersecției ambelor suprafețe posterioare
2φ de la 90-2400; ω până la 300, unghiul γ-rake (mai mic spre centru, crește spre periferie)

Contraînfundarea este prelucrarea găurilor prefabricate pentru a le oferi o formă geometrică mai regulată, pentru a crește precizia și pentru a reduce rugozitatea. Nu există o unealtă de tăiere cu mai multe lame - o sculă, care are o parte de lucru mai rigidă! numărul dinţilor este de cel puţin trei (Fig. 19.3.d).

Alezare - finisarea unui orificiu cilindric sau conic cu un alezor pentru a obține o precizie ridicată și rugozitate redusă. Alezoarele sunt o unealtă cu mai multe lame care taie straturi foarte subțiri de pe suprafața prelucrată (Fig. 19.3.d).

Găurile sunt găurite pe strung atunci când găurirea, alezarea sau frecarea nu asigură precizia necesară a dimensiunilor găurii, precum și curățenia suprafeței prelucrate sau când nu există burghiu sau freză cu diametrul necesar.

Când găuriți pe strunguri, puteți obține o gaură nu mai mare de clasa de precizie 4-3 și un finisaj de suprafață de 3-4 pentru degroșare și 5-7 pentru finisare.

Freze de alezat și instalarea acestora. Găurile sunt alezate pe strung folosind freze de alezat (Fig. 118). În funcție de tipul găurii care se găsește, se disting: freze de alezat pentru găuri traversante (Fig. 118, a) și freze de alezat pentru găuri oarbe (Fig. 118, b). Aceste freze diferă unele de altele prin unghiul principal φ. La găuri traversante (Fig. 118, a), unghiul plan principal este φ=60°. Dacă o gaură oarbă cu un umăr de 90° este găurită, atunci unghiul principal în plumb este φ=90° (Fig. 118, b) și tăietorul funcționează ca o împingere sau φ=95° (Fig. 118, c) - freza lucrează cu avans longitudinal ca avans de tracțiune și apoi cu un avans transversal ca avans de scoring.

2. Tipuri, secțiuni, secțiuni în desen de inginerie mecanică

feluri

4. Vederile din desen sunt dispuse după cum urmează:

5. Locația vederilor

6. Dacă vederile nu sunt situate de-a lungul conexiunii de proiecție, atunci acestea trebuie să fie indicate prin săgeată.

7. Specificarea vederilor în afara conexiunii de proiecție

Tăieturi

9. Secțiunile indică ceea ce se află în spatele planului de tăiere.

10. În desen, vederile pot fi combinate cu secțiuni. Ca o limită între vedere și secțiune, poate

11. Trebuie folosită doar o linie întreruptă sau o linie ondulată.

13. Tăieturi

Secțiuni

15. Secțiunile descriu ceea ce este în planul de tăiere.

16. Dacă secțiunea se împarte în mai multe părți, atunci ar trebui să se folosească o secțiune în loc de o secțiune.

17. Imaginea în secțiune nu este în desen

Se numește imaginea părții vizibile a suprafeței unui obiect cu fața către observator vedere.

GOST 2.305-68 stabilește următorul nume principal vederi obtinute pe planurile principale de proiectie (vezi Fig. 165): 7 - vedere frontala ( vedere principală); 2 - vedere de sus; 3 - vedere stânga; 4 - vedere dreapta; 5 - vedere de jos; b - vedere din spate. În practică, trei tipuri sunt mai utilizate: vedere frontală, vedere de sus și vedere din stânga.

Vederile principale sunt de obicei situate într-o relație de proiecție între ele. În acest caz, nu este nevoie să scrieți numele tipurilor pe desen.

Dacă orice vedere este deplasată față de imaginea principală, conexiunea sa de proiecție cu vederea principală este întreruptă, atunci se face o inscripție de tip „A” peste această vedere (Fig. 166).

Se numește imaginea unui obiect disecat mental de unul sau mai multe planuri cu o tăietură. Disecția mentală a unui obiect se referă doar la această tăietură și nu implică modificări în alte imagini ale aceluiași obiect. Secțiunea arată ce se obține în planul secant și ce se află în spatele acestuia.

Secțiunile sunt folosite pentru a descrie suprafețele interioare ale unui obiect pentru a evita cantitate mare linii întrerupte care se pot suprapune dacă structura internă a obiectului este complexă și îngreunează citirea desenului.

Pentru a face o tăietură, trebuie să: desenați mental un plan de tăiere în locul potrivit pe obiect (Fig. 173, a); aruncați mental o parte a obiectului situat între observator și planul de tăiere (Fig. 173, b), proiectați partea rămasă a obiectului pe planul de proiecție corespunzător, faceți imaginea fie în locul tipului corespunzător, fie pe cel liber. câmpul desenului (Fig. 173, c); umbriți o figură plată întinsă într-un plan secant; dacă este necesar, dați o denumire a secțiunii.

Orez. 173 Efectuarea unei tăieturi

În funcție de numărul de planuri de tăiere, tăieturile se împart în simple - cu un singur plan de tăiere, complexe - cu mai multe planuri de tăiere.

În funcție de poziția planului de tăiere față de planul de proiecție orizontal, secțiunile sunt împărțite în:

orizontală- planul secant este paralel cu planul orizontal de proiecție;

vertical- planul secant este perpendicular pe planul orizontal de proiecție;

înclinat- planul secant formează cu planul de proiecție orizontal un unghi diferit de un unghi drept.

O secțiune verticală se numește frontală dacă planul de tăiere este paralel cu planul frontal al proiecțiilor și profil dacă planul de tăiere este paralel cu planul de profil al proiecțiilor.

Tăieturile complexe pot fi trepte dacă planurile de tăiere sunt paralele între ele și rupte dacă planurile de tăiere se intersectează unul cu celălalt.

Tăieturile se numesc longitudinale dacă planurile de tăiere sunt direcționate de-a lungul lungimii sau înălțimii obiectului, sau transversale dacă planurile de tăiere sunt direcționate perpendicular pe lungimea sau înălțimea obiectului.

Tăieturile locale servesc la dezvăluirea structurii interne a unui obiect într-un loc limitat separat. Secțiunea locală este evidențiată în vedere printr-o linie subțire ondulată solidă.

Poziția planului de tăiere este indicată de o linie de secțiune deschisă. Cursurile de început și de sfârșit ale liniei de secțiune nu trebuie să intersecteze conturul imaginii corespunzătoare. Pe cursele inițiale și finale trebuie să puneți săgeți care indică direcția de vedere (Fig. 174). Săgețile trebuie aplicate la o distanță de 2...3 mm de capătul exterior al cursei. În cazul unei secțiuni complexe, liniile unei linii de secțiune deschise sunt, de asemenea, desenate la coturile liniei de secțiune.

Orez. 174 Săgeți care indică direcția de vedere

Lângă săgețile care indică direcția de vedere din exterior a unghiului format de săgeată și cursa liniei de secțiune, așezați pe o linie orizontală litere mari Alfabetul rus (Fig. 174). Denumirile literelor sunt atribuite în ordine alfabetică, fără repetări și fără lacune, cu excepția literelor I, O, X, b, ы, b .

Tăierea în sine trebuie marcată cu o inscripție precum „A - A” (întotdeauna două litere, separate printr-o liniuță).

Dacă planul secant coincide cu planul de simetrie al obiectului, iar secțiunea este realizată în locul vederii corespunzătoare în conexiunea de proiecție și nu este împărțită de nicio altă imagine, atunci pentru secțiunile orizontale, verticale și de profil nu este necesar pentru a marca poziția planului secant și secțiunea nu trebuie să fie însoțită de o inscripție. În fig. 173 secțiunea frontală nu este marcată.

Tăieturile oblice simple și tăieturile complexe sunt întotdeauna desemnate.

CONDUCTIVITATE TERMICĂ Apa fierbinte a fost turnată în vase din aluminiu și sticlă de capacitate egală. Care tigaie se va încălzi mai repede la temperatura apei turnate în ea? Aluminiul conduce căldura mai repede decât sticla, așa că o tigaie din aluminiu se va încălzi mai repede la temperatura apei turnate în ea.

CONVECȚIA În frigiderele industriale, aerul este răcit cu ajutorul conductelor prin care curge lichidul răcit. Unde ar trebui să fie amplasate aceste conducte: în partea de sus sau de jos a încăperii? Pentru a răci camera, conductele prin care curge lichidul răcit trebuie să fie amplasate în partea de sus. Aerul cald, în contact cu conductele reci, se va răci și va cădea sub influența forței lui Arhimede.

Tipul transferului de căldură Caracteristicile transferului de căldură Figura Conductivitatea termică Necesită un anumit timp Substanța nu se mișcă Transferul de energie atomo-moleculară Convecție Substanța este transferată prin jeturi Observată în lichid și gaz Natural, forțat Încălzire, răcire Radiație Radiată de toate corpurile încălzite Purtate în vid complet Emis, reflectat, absorbit

Transferul de căldură este un proces spontan ireversibil de transfer de energie de la corpuri sau părți mai încălzite ale corpului către cele mai puțin încălzite. Transferul de căldură este o modalitate de modificare a energiei interne a unui corp sau a unui sistem de corpuri. Transferul de căldură determină și însoțește procesele din natură, tehnologie și viața de zi cu zi. Există trei tipuri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație.

1. Există trei tipuri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație.

Conductivitate termică poate fi observată în experimentul următor. Dacă atașați mai multe cuie la o tijă de metal folosind ceară (Fig. 68), fixați un capăt al tijei într-un trepied și încălziți celălalt pe o lampă cu alcool, apoi după un timp cuiele vor începe să cadă de pe tijă: mai întâi se va desprinde unghia care este cel mai aproape de lampa cu alcool, apoi apoi etc.

Acest lucru se întâmplă deoarece pe măsură ce temperatura crește, ceara începe să se topească. Deoarece știfturile nu au căzut simultan, ci treptat, putem concluziona că temperatura tijei a crescut treptat. În consecință, energia internă a tijei a crescut treptat și a fost transferată de la un capăt la altul.

2. Transferul de energie prin conducție termică poate fi explicat din punctul de vedere al structurii interne a unei substanțe. Moleculele de la capătul tijei cel mai apropiat de lampa cu alcool primesc energie de la aceasta, energia lor crește, încep să vibreze mai intens și transferă o parte din energia lor către particulele învecinate, făcându-le să vibreze mai repede. Ei, la rândul lor, transferă energie către vecinii lor, iar procesul de transfer de energie se răspândește în întreaga tijă. O creștere a energiei cinetice a particulelor duce la o creștere a temperaturii tijei.

Este important ca în timpul conducerii termice să nu existe nicio mișcare a materiei; energia este transferată de la un corp la altul sau de la o parte a corpului la alta.

Procesul de transfer de energie de la un corp la altul sau de la o parte a unui corp la alta datorită mișcării termice a particulelor se numește conductivitate termică.

3. Substanțe diverse au conductivitati termice diferite. Dacă puneți o bucată de gheață în fundul unei eprubete umplute cu apă și puneți capătul superior peste flacăra unei lămpi cu alcool, atunci după un timp apa din partea superioară a eprubetei va fierbe, dar gheața nu se va topi. În consecință, apa, ca toate lichidele, are o conductivitate termică slabă.

Gazele au o conductivitate termică și mai slabă. Să luăm o eprubetă care nu conține decât aer și să o punem peste flacăra unei lămpi cu alcool. Un deget introdus într-o eprubetă nu va simți nicio căldură. În consecință, aerul și alte gaze au o conductivitate termică slabă.

Metalele sunt bune conductoare de căldură, în timp ce gazele foarte rarefiate sunt cele mai rele. Acest lucru se explică prin particularitățile structurii lor. Moleculele de gaze sunt situate la distanțe unele de altele care sunt mai mari decât moleculele de solide și se ciocnesc mult mai puțin frecvent. Prin urmare, transferul de energie de la o moleculă la altele în gaze nu are loc la fel de intens ca în solide. Conductivitatea termică a unui lichid este intermediară între conductibilitatea termică a gazelor și a solidelor.

4. După cum se știe, gazele și lichidele conduc căldura prost. În același timp, aerul este încălzit de la bateriile de încălzire cu abur. Acest lucru se întâmplă din cauza unui tip de conductivitate termică, cum ar fi convecție.

Dacă coborâți cu grijă un cristal de permanganat de potasiu printr-un tub în fundul unui balon cu apă și încălziți balonul de jos, astfel încât flacăra să-l atingă în locul în care se află cristalul, puteți vedea fluxuri colorate de apă care se ridică din fundul balonului. Ajuns straturile superioare apă, aceste pâraie vor începe să coboare.

Acest fenomen este explicat după cum urmează. Stratul inferior de apă este încălzit de flacăra unei lămpi cu alcool. Când apa se încălzește, se dilată, volumul ei crește, iar densitatea ei scade în consecință. Acest strat de apă este acționat de forța arhimediană, care împinge stratul de lichid încălzit în sus. Locul lui este luat de un strat rece de apă care a coborât, care, la rândul său, se încălzește și se deplasează în sus etc. În consecință, energia în acest caz este transferată prin fluxuri de fluid în creștere (Fig. 69).

Transferul de căldură are loc în gaze într-un mod similar. Dacă o roată din hârtie este plasată peste o sursă de căldură (Fig. 70), roata va începe să se rotească. Acest lucru se întâmplă deoarece straturile de aer încălzite, mai puțin dense, se ridică în sus sub acțiunea forței de plutire, iar cele mai reci se deplasează în jos și le iau locul, ceea ce duce la rotirea plăcii turnante.

Transferul de căldură care are loc în acest experiment și în experimentul prezentat în figurile 69, 70 este numit convecție.

Convecția este un tip de transfer de căldură în care energia este transferată prin straturi de lichid sau gaz.

Convecția este asociată cu transferul de materie, deci poate apărea numai în lichide și gaze; Convecția nu are loc în solide.

5. Al treilea tip de transfer de căldură este radiatii. Dacă aduci mâna la bobina unui aragaz electric conectat la rețea, la un bec care arde, la un fier de călcat încălzit, la un calorifer de încălzire etc., poți simți clar căldura.

Dacă fixați o cutie de metal (radiator de căldură), a cărei o parte este strălucitoare și cealaltă neagră, într-un trepied, conectați cutia cu un manometru și apoi turnați apă clocotită într-un vas cu o suprafață albă și cealaltă neagră. , apoi întoarceți vasul spre partea neagră radiatorul mai întâi cu partea albă și apoi cu partea neagră, veți observa că nivelul lichidului din cotul manometrului conectat la radiatorul va scădea. În același timp, va scădea mai puternic atunci când vasul se confruntă cu radiatorul cu partea sa neagră (Fig. 71).

O scădere a nivelului lichidului din manometru are loc deoarece aerul din radiatorul se extinde, acest lucru este posibil atunci când aerul este încălzit. În consecință, aerul primește energie din vasul cu apă caldă, se încălzește și se dilată. Deoarece aerul are o conductivitate termică slabă și convecția nu are loc în acest caz, deoarece faianta si radiatorul sunt situate la acelasi nivel, atunci ramane de recunoscut ca vasul cu apa calda emite energie.

Experiența mai arată că suprafața neagră a vasului emite mai multă energie decât cea albă. Acest lucru este dovedit de diferite niveluri lichid în cotul manometrului conectat la radiatorul.

O suprafață neagră nu numai că emite mai multă energie, ci și absoarbe mai multă. Acest lucru poate fi demonstrat și experimental prin aducerea unei sobe electrice în priză mai întâi pe partea lucioasă a receptorului de căldură și apoi pe cea neagră. În al doilea caz, lichidul din cotul manometrului conectat la radiatorul va scădea mai jos decât în ​​primul.

Astfel, corpurile negre absorb și emit bine energie, în timp ce corpurile albe sau strălucitoare o emit și o absorb slab. Ele reflectă bine energia. Prin urmare, este de înțeles de ce poartă haine deschise vara, de ce preferă să picteze case în sud culoare alba.

Prin radiație, energia este transferată de la Soare pe Pământ. Întrucât spațiul dintre Soare și Pământ este un vid (înălțimea atmosferei Pământului este mult mai mică decât distanța de la aceasta la Soare), energia nu poate fi transferată nici prin convecție, nici prin conducție termică. Astfel, transferul de energie prin radiație nu necesită prezența niciunui mediu, acest transfer de căldură poate fi realizat și în vid.

Partea 1

1. La solide, transferul de căldură poate avea loc prin

1) convecție
2) radiații și convecție
3) conductivitate termică
4) convecție și conductivitate termică

2. Transferul de căldură prin convecție poate avea loc

1) numai în gaze
2) numai în lichide
3) numai în gaze și lichide
4) în gaze, lichide și solide

3. Cum poate fi efectuat transferul de căldură între corpuri separate de spațiu fără aer?

1) folosind numai conductibilitatea termică
2) folosind doar convecția
3) folosind doar radiații
4) în toate cele trei moduri

4. Din cauza ce tipuri de transfer de căldură se încălzește apa din rezervoare într-o zi senină de vară?

1) numai conductivitate termică
2) numai prin convecție
4) convecție și conductivitate termică

5. Ce tip de transfer de căldură nu este însoțit de transfer de materie?

1) numai conductivitate termică
2) numai prin convecție
3) numai radiații
4) numai conductivitate termică și radiație

6. Ce tip(e) de transfer de căldură este însoțit de transferul de materie?

1) numai conductivitate termică
2) convecție și conductivitate termică
3) radiații și conductivitate termică
4) numai prin convecție

7. Tabelul prezintă valorile coeficientului care caracterizează rata de conductivitate termică a unei substanțe pentru unele materiale de construcție.

In conditii iarna rece cea mai mică izolație suplimentară cu grosimea peretelui egală este cerută de o casă din

1) beton celular
2) beton armat
3) cărămidă nisip-var
4) lemn

8. Căni de metal și plastic de capacitate egală care stăteau pe masă au fost umplute simultan cu apă fierbinte de aceeași temperatură. În ce cană se va răci apa mai repede?

1) în metal
2) din plastic
3) simultan
4) viteza de răcire a apei depinde de temperatura acesteia

9. Un vas deschis este umplut cu apă. Care figură arată corect direcția fluxurilor de convecție cu schema de încălzire dată?

10. Apa de masă egală a fost încălzită la aceeași temperatură și turnată în două tigăi, care au fost închise cu capace și puse într-un loc rece. Tigăile sunt exact aceleași, cu excepția culorii suprafeței exterioare: una dintre ele este neagră, cealaltă este strălucitoare. Ce se va întâmpla cu temperatura apei din tigăi după ceva timp până când apa se va răci complet?

1) Temperatura apei nu se va schimba în nicio tigaie.
2) Temperatura apei va scădea în ambele vase cu același număr de grade.
3) Temperatura apei în tigaia lucioasă va fi mai mică decât în ​​cea neagră.
4) Temperatura apei din tigaia neagră va fi mai mică decât în ​​cea lucioasă.

11. Profesorul a efectuat următorul experiment. O placă fierbinte (1) a fost plasată vizavi de o cutie închisă cilindrică goală (2), conectată printr-un tub de cauciuc la cotul unui manometru în formă de U (3). Inițial, lichidul din genunchi era la același nivel. După ceva timp, nivelurile de lichid din manometru s-au schimbat (vezi figura).

Selectați două afirmații din lista propusă care corespund rezultatelor observațiilor experimentale. Indicați-le numerele.

1) Transferul de energie de la țiglă la cutie s-a realizat în principal din cauza radiațiilor.
2) Transferul de energie de la țiglă la cutie a fost realizat în principal datorită convecției.
3) În timpul procesului de transfer de energie, presiunea aerului din cutie a crescut.
4) Suprafețele negre mate absorb energie mai bine decât suprafețele strălucitoare ușoare.
5) Diferența de niveluri de lichid în coturile manometrelor depinde de temperatura plăcii.

12. Din lista de afirmații de mai jos, selectați două dintre cele corecte și scrieți numărul lor în tabel.

1) Energia internă a unui corp poate fi modificată numai în timpul procesului de transfer de căldură.
2) Energia internă a unui corp este egală cu suma energiei cinetice de mișcare a moleculelor corpului și energia potențială a interacțiunii lor.
3) În timpul procesului de conducere termică, energia este transferată dintr-o parte a corpului în alta.
4) Încălzirea aerului din încăpere de la bateriile de încălzire cu abur are loc în principal din cauza radiațiilor.
5) Sticla are o conductivitate termică mai bună decât metalul.

Răspunsuri

Subiect: Fizică și Astronomie

Clasa: 8 rus

Subiect: Conducție termică, convecție, radiație.

Tip de lecție: Combinate

Scopul lecției:

Educativ: introduceți conceptul de transfer de căldură, tipuri de transfer de căldură, explicați că transferul de căldură cu orice tip de transfer de căldură merge întotdeauna într-o singură direcție; că, în funcție de structura internă, conductivitatea termică diverse substanțe(solid, lichid și gazos) este diferit, că suprafața neagră este cel mai bun emițător și cel mai bun absorbant de energie.

Dezvoltare: dezvoltarea interesului cognitiv pentru subiect.

Educațional: pentru a dezvolta simțul responsabilității, capacitatea de a-și exprima în mod competent și clar gândurile, de a fi capabil să se comporte și să lucreze în echipă

Comunicare interdisciplinară: chimie, matematică

Ajutoare vizuale: 21-30 desene, tabel de conductivitate termică

Mijloace tehnice Instruire: ___________________________________________________

_______________________________________________________________________

Structura lecției

1. DESPREorganizarea lectiei(2 minute.)

Salutarea elevilor

Verificarea prezenței elevilor și a pregătirii pentru clasă.

2. Sondaj pentru teme (15 min) Subiect: Energie internă. Modalități de a schimba energia internă.

3. Explicarea materialului nou. (15 minute)

O metodă de modificare a energiei interne în care particulele unui corp mai încălzit, având o energie cinetică mai mare, la contactul cu un corp mai puțin încălzit, transferă energie direct către particulele unui corp mai puțin încălzit.transfer de căldură Există trei metode de transfer de căldură: conductivitate termică, convecție și radiație.

Aceste tipuri de transfer de căldură au propriile lor caracteristici, cu toate acestea, transferul de căldură cu fiecare dintre ele merge întotdeauna în aceeași direcție: de la un corp mai încălzit la unul mai puțin încălzit . În acest caz, energia internă a unui corp mai fierbinte scade, iar cea a unui corp mai rece crește.

Fenomenul de transfer de energie de la o parte mai încălzită a corpului la una mai puțin încălzită sau de la un corp mai încălzit la unul mai puțin încălzit prin contact direct sau corpuri intermediare se numeșteconductivitate termică.

Într-un corp solid, particulele sunt în mod constant mișcare oscilatorie, dar nu le schimba starea de echilibru. Pe măsură ce temperatura unui corp crește atunci când este încălzit, moleculele încep să vibreze mai intens, deoarece energie kinetică. O parte din această energie crescută este transferată treptat de la o particulă la alta, adică. de la o parte a corpului la părțile vecine ale corpului etc. Dar nu toate solidele transferă energie în mod egal. Printre acestea se numără așa-numitele izolatoare, în care mecanismul conducției termice are loc destul de lent. Acestea includ azbest, carton, hârtie, pâslă, granit, lemn, sticlă și o serie de alte solide. Medb și argintul au o conductivitate termică mai mare. Sunt buni conductori de căldură.

Lichidele au conductivitate termică scăzută. Când un lichid este încălzit, energia internă este transferată dintr-o regiune mai încălzită într-una mai puțin încălzită în timpul ciocnirii moleculelor și parțial datorită difuziei: moleculele mai rapid pătrund într-o regiune mai puțin încălzită.

În gaze, în special în cele rarefiate, moleculele sunt situate la distanțe destul de mari unele de altele, astfel încât conductivitatea lor termică este chiar mai mică decât cea a lichidelor.

Izolatorul perfect este vid , deoarece îi lipsesc particulele pentru a transfera energia internă.

Depinzând de starea interioara Conductivitatea termică a diferitelor substanțe (solide, lichide și gazoase) este diferită.

Conductivitatea termică depinde de natura transferului de energie într-o substanță și nu este legată de mișcarea substanței în sine în organism.

Se știe că conductivitatea termică a apei este scăzută, iar atunci când stratul superior de apă este încălzit, stratul inferior rămâne rece. Aerul este un conductor de căldură chiar mai rău decât apa.

Convecție - este un proces de transfer de căldură în care energia este transferată prin jeturi de lichid sau gaz, în limba latină„amestecare”. Convecția nu există în solide și nu are loc în vid.

Folosită pe scară largă în viața de zi cu zi și în tehnologie, covecția este naturale sau gratuite .

Când lichidele sau gazele sunt amestecate cu o pompă sau un agitator pentru a le amesteca uniform, se numește convecție forţat.

Un radiator este un dispozitiv care este un recipient plat cilindric realizat din metal, o parte a căruia este neagră, iar cealaltă strălucitoare. Există aer în interiorul acestuia, care, atunci când este încălzit, se poate extinde și scăpa prin gaură.

În cazul în care căldura este transferată de la un corp încălzit la un radiator folosind raze de căldură invizibile pentru ochi, tipul de transfer de căldură se numeșteradiații sau transfer de căldură radiantă

Absorbţie numit procesul de transformare a energiei radiațiilor în energie internă a corpului

Radiația (sau transferul de căldură radiantă) este procesul de transfer de energie de la un corp la altul folosind unde electromagnetice.

Cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât intensitatea radiației este mai mare. Transferul de energie prin radiație nu necesită un mediu: razele de căldură se pot propaga și prin vid.

Suprafata neagra-cel mai bun emițător și cel mai bun absorbant, urmate de suprafețe rugoase, albe și lustruite.

Absorbanții de energie buni sunt emițători de energie buni, iar absorbanții de energie rele sunt emițători de energie rău.

4. Consolidarea:(10 minute)Întrebări, teme și exerciții de autotest

sarcini specifice: 1) Compararea conductibilității termice a metalului și sticlei, a apei și a aerului, 2) Observarea convecției într-o cameră de zi.

6. Evaluarea cunoștințelor elevului (1 min.)

Literatură de bază: Fizică și astronomie clasa a VIII-a

Lectură suplimentară: N. D. Bytko „Fizica” părțile 1 și 2