View
48
Download
5
Category
Preview:
DESCRIPTION
PRIJENOS ENERGIJEToplina je energija koja zbog razlike temperature prelazi iz podrucja više temperature upodrucje niže temperature. Postoje tri nacina prijenosa topline: vodenje (kondukcija), strujanje(konvekcija) i zracenje (radijacija).Ako u nekom sredstvu postoji temperaturna razlika, toplinska ce energija vodenjem prelaziti smjesta više temperature prema mjestu niže temperature. Tako se toplina prenosi kroz cvrsta tijela. Ufluidima (tekucinama i plinovima) toplina se obicno prenosi konvekcijom. Za razliku od vodenja gdjese prijenos topline ostvaruje molekularnim gibanjem, a samo sredstvo je na miru, pri prenošenjutopline konvekcijom giba se i samo sredstvo. Zato je konvekcija moguca samo u tekucinama iplinovima. Vodenje topline u fluidima dolazi do izražaja samo ako nije moguc prijenos toplinekonvekcijom.Mogli bismo navesti niz primjera prijenosa topline vodenjem i konvekcijom. Toplinska seenergija iz zagrijane sobe gubi kroz zid ili prozor i odlazi u atmosferu. Proces prijenosa topline tu sesastoji od prijenosa topline strujanjem zraka iz sobe prema zidu (konvekcja), od vodenja topline krozzid i od konvekcije topline iz zida u atmosferu. U posudi s vodom, cije dno zagrijavamo, toplina sekroz vodu prenosi gibanjem dijelova tekucine (konvekcijom). Centralno grijanje, nastanak raznihvjetrova u atmosferi, morskih struja i sl. dalje su primjeri konvekcije.Pri prijenosu topline zracenjem, termicka energija tijela pretvara se u elektromagnetskozracenje koje tijelo emitira u okolni prostor. Energija koja se zracenjem prenosi od jednog mjesta dodrugog bitno ovisi o temperaturi tijela. Svako tijelo ugrijano na neku temperaturu emitira toplinskozracenje ciji sastav i energija bitno ovise o temperaturi tijela. Jedan lijepi primjer prijenosa energijezracenjem je Sunceva energija koja na taj nacin sa Sunca dolazi na Zemljinu površinu
Citation preview
PRIJENOS TOPLINE
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
FIZIČKE VELIČINE ZA OPIS PRIJENOSA TOPLINE
t
QTOPLINSKI TOK
Ws
J
t
QWatt
Sq
GUSTOĆA TOPLINSKOGA TOKA
2m
W
Sq
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
VOĐENJE TOPLINE ILI KONDUKCIJA
- sredstvo kao cjelina miruje, a energija se prenosi s čestice na česticu
- kondukcija se održava dok postoji razlika T
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
OPIS KONDUKCIJE
Fourierov zakon
x
T
T1
T2
T1 >T2
x
Promjena T duž ravnog vodiča
tSx
TQ
Toplina se iz područja veće u područje manje T prenosi prema zakonu:
gradijent temperature
vrijeme
površina presjeka vodičaToplinskavodljivost
- minus označava prijenos od toplijeg prema hladnijem dijelu vodiča
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
STRUJANJE TOPLINE (MIJEŠANJE ) ILI KONVEKCIJA
- fluid temperature T u gibanju
- postoji ploha čvrstog tijela temperature T1
s kojom je fluid u kontaktu i s koje vođenjem prima toplinu
)( fpc TThq Gustoća toplinskog toka
Temperatura fluida
Temperatura ploheKonvekcijskikoeficijent
Određuje se eksprimentalno, ovisi o fluidu i plohi
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
ZRAČENJE ILI RADIJACIJA
- prijenos bez(materijalnog) kontakta
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
ZRAČENJE ILI RADIJACIJA
Toplinsko ili infracrveno (IR) zračenje elektromagnetnog spektra
Valne duljine: 750 nm - 1mm
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
APSOLUTNO CRNO TIJELO
- svako tijelo zrači toplinu- energija zračenja je povezana sa stupnjem molekulskog gibanja
u
a
APSORPCIJSKI FAKTOR
u
r
REFLEKSIJSKI FAKTOR Reflektirani tok zračenja
Upadni tok zračenja
Apsorbirani tok zračenja
Upadni tok zračenja
ZAKON OČUVANJA ENERGIJE 1
APSOLUTNO CRNO TIJELO : (hipotetsko) tijelo koje apsorbira svo upadno zračenje
0,1
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
GUSTOĆA TOKA ENERGIJE ZA ZRAČENJE (RADIJACIJSKA EGZITANCIJA)
SM e
Energetski tok emitiran u poluprostor 2 steradijana
Površina ravne plohe koja emitira zračenje
Spektar zračenje krutih tijela je kontinuiran te je
M
d
dMM SPEKTRALNA GUSTOĆA TOKA ENERGIJE
0
dMM UKUPNA SPEKTRALNA GUSTOĆA TOKA ENERGIJE
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
SPEKTAR ZRAČENJA CRNOG TIJELA
ctM
nm/
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
STEFAN - BOLTZMANNOV ZAKON
ZAKONI ZRAČENJA
Stefan–Boltzmannova konstanta
4TM ct Gustoća toka zračenjacrnog tijela
SIVO TIJELO - (aproksimacija) ne upija svu energiju upadnogzračenja, a (poput crnog tijela) podjednako emitira i apsorbira sve valne duljine (ali djelomično i odbija)
EMISIVNOST cte
e
Emitirani tok zračenja sivog tijela
Emitirani tok zračenja crnog tijela
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
WIENOV ZAKON
m T = b
ctM
nm/
konstanta Wienova pomaka b = 2,898 · 10-3 K m
Wienov zakon pomaka
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
KIRCHOFFOV ZAKON
CT u toplinskoj ravnoteži:
- crno tijelo (CT) u zatvorenoj i izoliranoj posudi toplinska ravnoteža
Tok energije od CT prema stijenkama posudejednak toku energije od posude prema CT
cta
cte
4TM ct Stefan–Boltzmannov zakon
Gustoća toka energijeS
M e
4TScta
cte
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
KIRCHOFFOV ZAKON
rau
Sivo tijelo (podjednako apsorbira i emitira, ali djelomično reflektira upadno zračenje)
ae
Apsorbirani tok
u
a
ua
cte
e
Emisivnost ct
ee
cta
cte
Crno tijelo (toplinska ravnoteža)
ε =
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
TOPLINSKI OTPOR
Električni naboj q
Električna struja I
Razlika potencijala U
Električni otpor R
Toplina Q
Toplinski tok
Razlika temperatura T
Toplinski otpor
Što se prenosi
Brzina prijenosa
Uzrok prijenosa
Otpor prijenosa
- definira se analogijom s električnim otporom
T
R
Izv.
pro
f. dr
. sc.
Raj
ka
Jurd
ana
Šep
ić
FIZ
IKA
1
Recommended