การถ่ายโอนพลังงานความร้อน
| English | ไทย |
|---|---|
| conduction/kənˈdʌkʃn/ | การนำความร้อน |
| convection/kənˈvekʃn/ | การพาความร้อน |
| radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | รังสี |
| insulators/ˈɪnsjuːleɪtəz/ | ฉนวน |
| infrared/ˌɪnfrəˈred/ | อินฟราเรด |
| emitter/ɪˈmɪtə/ | ตัวปล่อยรังสี |
สามรูปแบบการถ่ายโอนความร้อน
- ช้อนโลหะวางในซุปร้อนจะลวกมือคุณอย่างรวดเร็ว
- แต่ดวงอาทิตย์ทำให้อากาศอุ่นได้ผ่านอวกาศว่างเปล่าหลายล้านกิโลเมตร
- พลังงานความร้อนไหลจาก ร้อนไปเย็น เสมอ — ผ่านสามช่องทาง: การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี
ห้องปฏิบัติการการถ่ายเทความร้อน
เปรียบเทียบเส้นทางที่พลังงานความร้อนเคลื่อนที่
การนำความร้อน
- การนำความร้อน พาพลังงาน ผ่านวัสดุ โดยที่วัสดุนั้นไม่เคลื่อนที่
- อนุภาคที่ถูกความร้อนสั่นไหวมากขึ้นและส่งต่อพลังงานให้เพื่อนข้างเคียง
- โลหะ เป็นตัวนำที่ดีที่สุด: อิเล็กตรอนอิสระ (delocalised) ของมันพาพลังงานได้อย่างรวดเร็ว
- ฉนวน (อากาศ ไม้ พลาสติก) นำความร้อนได้ไม่ดี — ซึ่งนั่นคือเหตุผลที่เราใช้มันเพื่อรักษาความร้อน
การนำความร้อน: อนุภาคสั่นไหวส่งต่อพลังงานตามแท่งโลหะ
ทำไมโลหะจึงเป็นตัวนำพลังงานความร้อนที่ดี如此？
โลหะมีอิเล็กตรอนอิสระ (delocalised electrons) ที่เคลื่อนที่ผ่านตัวโลหะและพาพลังงานจากปลายร้อนไปยังปลายเย็นอย่างรวดเร็ว
การพาความร้อน
- การพาความร้อน เกิดขึ้นใน ของเหลวและแก๊ส เท่านั้น
- (sess) ที่ถูกความร้อนจะขยายตัว กลายเป็น ความหนาแน่นต่ำ และ ลอยขึ้น;(sess) ที่เย็นและมีความหนาแน่นสูงจะ จมลง มาแทนที่
- กระบวนการหมุนเวียนนี้เรียกว่า กระแสการพาความร้อน —它将能量带到流体周围
- มัน ไม่สามารถ เกิดขึ้นในของแข็งได้ เพราะอนุภาคไม่สามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้
ในการพาความร้อน ของเหลวที่ถูกอุ่นจะลอยขึ้นเนื่องจาก:
การให้ความร้อนทำให้ของเหลวขยายตัว จึงมีความหนาแน่นน้อยลงและลอยขึ้น；而较冷、较密的流体则下沉以填补空缺。
การพาความร้อนสามารถเกิดขึ้นในของแข็งได้
การพาความร้อนต้องการอนุภาคเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ดังนั้นจึงเกิดขึ้นเฉพาะในของเหลวและก๊าซ—not solids. 固体中不能发生对流。
การแผ่รังสี
- รังสีความร้อน คือพลังงานที่พาโดยคลื่น อินฟราเรด
- วัตถุทุกชนิดปล่อยรังสีนี้ และไม่ต้องใช้ วัสดุ —它可以穿越空旷的空间(这是太阳能量到达我们的方式).
- พื้นผิว ทึบ สีดำ เป็น ตัวปล่อย และ ตัวดูดซับ อินฟราเรดที่ดี
- พื้นผิว เงา สีขาว เป็นตัวปล่อยที่ไม่ดีแต่เป็น ตัวสะท้อน ที่ดี — นั่นคือเหตุผลที่ถังน้ำร้อนและยานอวกาศมักจะมีผิวเงา
พื้นผิวทึบสีดำปล่อย(และดูดซับ)อินฟราเรดได้ดีกว่าพื้นผิวเงาสีขาวมาก
วิธีการถ่ายเทความร้อน哪一种可以穿过真空（empty space）传播？
รังสีถูกพาด้วยคลื่นอินฟราเรด ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุ—ดังนั้นพลังงานจากดวงอาทิตย์จึงถึงเราผ่านอวกาศว่างเปล่า
จับคู่แต่ละวิธีการถ่ายเทความร้อนกับกลไกการทำงาน
การนำความร้อนทำงานผ่านวัสดุ；对流将流体本身随气流移动；辐射是不需要介质的红外波。
พื้นผิว哪一种是最热的热辐射发射体？
พื้นผิวดำด้านทึบคือตัวปล่อย (และดูดกลืน) คลื่นอินฟราเรดที่ดีที่สุด；而光亮、浅色的表面则是不良发射体和良好反射体。
คุณเข้าใจแล้ว
- พลังงานความร้อนไหลจาก ร้อนไปเย็น เสมอ
- การนำความร้อน: ผ่านวัสดุ อนุภาคต่ออนุภาค; โลหะดีที่สุด (อิเล็กตรอนอิสระ)
- การพาความร้อน:(sess)อุ่นลอยขึ้น(sess)เย็นจมลง; กระแส; ไม่เกิดในของแข็ง
- การแผ่รังสี: อินฟราเรด ไม่ต้องใช้วัสดุ; ทึบ สีดำ = ตัวปล่อย/ดูดซับดีที่สุด