انتقال حرارت | هوافضای جوان

انتقال حرارت

انتقال حرارت یکی از درس های اصلی (و نه تخصصی) رشته هوافضا محسوب میشه که دانشجوها بعد از گذروندن درس ترمودینامیک (۱) میتونند این واحد رو اخذ کنند. البته باید بدونید که کلا همه درس هایی که پیش نیازشون ترمودینامیک باشند برای بچه هایی که میخواهند توی گرایش پیشرانش کار کنند مهم محسوب میشه. پس اگه جزو اون دسته از دانشجوها محسوب میشید هم باید حواستون به این درس باشه و در مقابل قطعا از اون لذت خواهید برد.

تصویر یک مبدل حرارتی به عنوان یکی از دستگاه هایی که معادلات انتقال حرارت در ان کاربرد زیادی دارد

تصویر یک مبدل حرارتی به عنوان یکی از دستگاه هایی که معادلات انتقال حرارت در ان کاربرد زیادی دارد

طبق ساده ترین تعریف ممکن انتقال حرارت با دو موضوع عمده سر و کار دارد: دما و حرارت. به همین دلیل یکی از اصول اساسی این درس توجه داشتن به تفاوت بین دما و حرارته. اساسا دما نشان دهنده مقدار انرژی ذخیره شده در مولکول های ماده و بیانگر میزان داغی جسمه و یکی از کاربردهاش پیش بینی اینه که حرارت از چه جسمی و در چه جهتی می تونه منتقل بشه که خود کلمه حرارت به این معنیه که چه میزان انرژی منتقل شده.

پس طبق تعاریف بالا، هرگاه بین دو جسم یا محیط اختلاف دمایی وجود داشته باشد قطعا حرارت جریان پیدا خواهد کرد. که این انتقال حرارت به سه صورت می تونه صورت بگیره که در ادامه بهشون می پردازیم.

تفاوت درس انتقال حرارت با درس ترمودینامیک

توی درس ترمودینامیک در مورد این صحبت میشه که مقدار حرارت منتقل شده چقدره یا چقدر کار توسط سیستم انجام شده اما توی درس انتقال حرارت بحث سر اینه که چطوری و با چه مکانیزمی حرارتمنتقل میشه و یا نرخ انتقال حرارت چقدره.

دانشجوها توی این درس کاربرد قوانین ترمودینامیک رو برای تولید، استفاده، انتقال و تغییرات انرژی گرمایی در دیگ های بخار، چگالنده ها، تبخیرکننده ها، مبدل های حرارتی و سایر دستگاه های تولیدکننده یا انتقال دهنده گرما و حرارت، به صورت عملی تر و کاربردی تر یاد می گیرند.

همون طور که گفتیم، انتقال حرارت به ۳ صورت می تونه اتفاق بیفته: رسانش، همرفت، تشعشع.

  • رسانش یا هدایت (Conduction)، انتقال حرارتیه که بین اجسامی که با هم تماس فیزیکی دارند اتفاق میفته. نقاطی که انرژی جنبشی بالاتری دارند، انرژیشون رو از طریق حرکات و برخوردهای مولکولی به قسمت های با انرژی جنشی کمتر منتقل می کنند. رسانش مهم ترین روش انتقال گرما توی اجسام جامده.
  • همرفت یا جابجایی(Convection)، انتقال حرارت از یک مکان به مکان دیگه به وسیله حرکت سیالات (مثل آب و هوا) است. وقتی یک سیال ساکن در معرض حرارت قرار بگیره دچار انبساط میشه و در نتیجه باعث تغییرات فشار در سیال شده و موجبات جابجایی و به حرکت در اومدن سال رو فراهم می کنه. در نتیجه این عمل حرارت به وسیله این جابجایی سیال، منتقل میشه. با توجه به مطالب گفته شده به این نتیجه می رسیم که همرفت شکل غالب انتقال گرما توی مایعات و گازهاست.
  • تشعشع یا تابش(Radiation)، انتقال حرارتیه که به وسیله تابش یا جذب پرتوهای الکترومغناطیسی اتفاق میفته. همه مواد از خودشون انرژی گرمایی می تابونند که مقدارش بستگی به دمای ماده داره. یعنی هر چی دما بیشتر باشه مقدار این انرژی ساطع شده بیشتر و هر چی دما کمتر باشه مقدار این انرژی کمتره. تشعشع یا تابش، بدون حضور ماده، از میان فضای خالی هم منتشر میشه. گرمای خورشید با همین روش به ما منتقل میشه.
روش های انتقال حرارت

روش های انتقال حرارت

آن چه پس از گذراندن درس انتقال حرارت یاد خواهید گرفت:

  • تفاوت بین کار، گرما و دما
  • فهم رابطه قانون دوم ترمودینامیک با انتقال حرارت
  • تشریح سه روش انتقال حرارت
  • محاسبه جریان گرمایی منتقل شده از طریق هر یک از این سه روش
  • محاسبه نرخ انتقال حرارت (انتقال حرارت در واحد زمان)
  • تشریح فرایندهایی که در آن ها شاهد انتقال حرارت هستیم

برای رفع خستگی خوبه که ویدئوی زیر رو ببینیم. توی این ویدئو می تونید یک آزمایش جالب که بر اساس اصول انتقال حرارت طراحی شده ببینید. توی این آزمایش اول یک بادکنک باد شده روی شعله قرار می گیره که سریعا منفجر میشه. اما بعد که داخل بادکنک آب ریخته میشه می بینیم که بادکنک منفجر نمیشه!

 

 


پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.