Ćwiczenia 2- pole temperaturt

POLE TEMPERATURY
z V
T( P, )
y
x
Pole temperatury to funkcja, która mówi, że:
Jeśli każdemu punktowi tego ciała jest przypisana temperatura, która może zmieniać się z czasem i położeniem.
Jeśli : - to pole jest stacjonarne, ustalone;
- to pole jest nieustalone, zmienne w czasie;
Jeśli pole temperaturowe zależy tylko od jednej zmiennej to jest to pole jednowymiarowe, liniowe.
W ciele można wyznaczyć powierzchnie o jednakowych temperaturach - powierzchnie izotermiczne, pole jest dwuwymiarowe, powierzchnie są jednowymiarowe.
z
P
grad T
T2 T1 T y
x
Powierzchnie izotermiczne są rozłączne, nie mogą się przecinać, bo wtedy temperatura w punkcie przecięcia byłaby nieokreślona.
Temperatura jest skalarem. Polu skalarnemu można przypisać pole gradientu temperatury:
- wektor normalny prostopadły do powierzchni;
Gradient temperatury pokazuje jak zmienia się w przestrzeni dana wielkość (przyrost temperatury na jednostkę długości).
Dodatnia wartość gradientu temperatury oznacza wzrost temperatury.
Ujemna wartość gradientu oznacza spadek temperatury.
Dla pola nieustalonego gradient temperatury jest zmienny w czasie.
Podział wymiany ciepła:
Przewodzenie ciepła - mamy do czynienia wtedy, gdy w kierunku strumienia ciepła q nie ma makroskopowego ruchu substancji np. przewodzenie ciepła w ciałach stałych; inaczej kondukcja;
Unoszenie ciepła (in. konwekcja ) - gdy przekazywanie ciepła związane jest z ruchem substancji; przenoszenie ciepła przez ruch substancji w gazach i cieczach;
Promieniowanie ( radiacja ) - przenoszenie ciepła drogą fal elektromagnetycznych; nie musi występować substancjalne ciało, np. promieniowanie słoneczne;
Zwykle występują wszystkie trzy rodzaje wymiany ciepła jednocześnie. Radiacja może występować samodzielnie.

(…)

…. promieniowanie słoneczne;
Zwykle występują wszystkie trzy rodzaje wymiany ciepła jednocześnie. Radiacja może występować samodzielnie.
Podstawowe prawa przenoszenia ciepła:
Prawo Fouriera - gęstość strumienia ciepła q jest proporcjonalna do gradientu temperatury:
 - współczynnik proporcjonalności, współczynnik przewodzenia ciepła,[W/mK]
Jest to stała materiałowa, zależy od stanu materiału, zwykle…
… - mówi co dzieje się na brzegu ciała stałego i płynu; Strumień ciepła q jest proporcjonalny do różnicy temperatur;
γ
t dla γ > t q = ( γ - t )
q dla t > γ q = ( t - γ )
γ - temperatura ciała stałego
t - temperatura płynu
 - współczynnik przenikania (wnikania) ciepła; nie jest to stała materiałowa; zależy od własności płynu, lepkości, czy jest jedno- czy dwu- czy wielofazowy, od kształtu ściany;
Największa wartość  - przepływ ze zmienną fazą (wrzenie, skraplanie)
Najmniejsza wartość  - konwekcja naturalna, gdy czynnikiem jest gaz,  = 5,6 W/m2K
Prawo Stefana - Boltzmanna - o wielkości strumienia energii przenoszonego w wyniku promieniowania temperaturowego:
gdzie: σ - stała promieniowania ciała doskonale czarnego równa 5,6710-8 W/m2K4  = 0 - 1 - mówi o własnościach ciała wysyłającego…
… od temperatury;
Przyjmujemy stałość ;
Największa wartość  mają metale, im lepszy przewodnik tym wartość  rośnie. Największą wartość mają srebro, złoto, miedź. Metale w stanie ciekłym mają mniejsze  niż w stanie stałym. Jeżeli - izolatory, mają strukturę porowatą, duży udział gazu, np. dla styropianu rzędu setnych części . Im większa gęstość tym większa jest przewodność, gorszy jest izolator.
Prawo Newtona…
... zobacz całą notatkę