Varmotransdono

Varmotransdono aŭ varmotransmisio estas procezo pri disvastigo de varmo inter apartaj medioj. Ĝi koncernas la generon, uzon, transformon kaj interŝanĝon de termika energio (varmo) inter fizikaj sistemoj. Varmotransdono estas klasifikita laŭ diversaj meĥanismoj, kiel varmokondukto, varmokonvekto (konvekcio), termika radiado, kaj translokigo de energio per faztransiro. Inĝenieroj ankaŭ konsideras la translokigon de maso de malsamaj ĥemiaj specioj, ĉu malvarma ĉu varma, por plenumi varmotransdonon. Dum ĉi tiuj meĥanismoj havas apartajn karakterizaĵojn, ili ofte okazas samtempe en la sama sistemo.

La tri ĉefaj varmotransdonaj meĥanismoj

Kondukto, ankaŭ nomata varmodifuzo, estas la rekta mikroskopa interŝanĝo de kineta energio de eroj tra la limo inter du sistemoj. Kiam objekto estas ĉe malsama temperaturo de alia korpo aŭ sia ĉirkaŭaĵo, varmo fluas tiel ke la korpo kaj la medio atingas la saman temperaturon, je kiu punkto ili estas en "termika ekvilibro". Tia spontanea varmotransdono ĉiam okazas de regiono de alta temperaturo al alia regiono de pli malalta temperaturo, kiel priskribita en la dua leĝo de termodinamiko.

Konvekto okazas, kiam granda fluo de fluaĵo (gaso aŭ likvaĵo aŭ plasta materialo) transdonas varmon per fluo de materio en la fluidaĵo. La fluo de fluido povas esti devigita de eksteraj procezoj, aŭ foje (en gravitaj kampoj) per aro da fortoj kaŭzita kiam la termika energio plivastigas la fluidon (ekzemple pri fumo kolono), tiel influante sian propran translokigon. Ĉi tiu lasta meĥanismo ofte nomiĝas "natura konvekcio". Ĉiuj konvektaj meĥanismoj ankaŭ movas varmon parte per disvastigo, ankaŭ. Alia formo de konvekio estas ""trudata konvekto". En ĉi tiu kazo la fluido estas trudata per uzo de pumpilo, ventolilo aŭ aliaj mekanikaj rimedoj.

Radiado okazas per vakuo aŭ travidebla medio (solido aŭ fluido aŭ gaso). Ĝi estas la transmisio de energio per fotonoj en elektromagnetaj ondoj regitaj de la samaj leĝoj^[1].

Taksado

Konsiderante la disponeblan varmon $Q$ esprimata en ĵulo (J), por taksi la tri tipojn de varmotransdono, konvenas uzi la varmofluon $\Phi ={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} t}}={\dot {Q}}$ , kiu estas la povumo esprimata en vato (W), aŭ ankoraŭ plibone per la denso de la varmofluo je unuo de surfaco $\varphi ={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} S}}$ , esprimata en vato je kvadrata metro (W. m⁻²).

Komparo de la tri varmotransdonaj meĥanismoj

Varmotransdona rimedio	Varmotransdona materio	Varmotransdonata medio	Movo de materio
Kondukto	Solidoj kaj fluaĵoj	Ene de unu nura korpo aŭ per kontakto inter du korpoj	Ne
Konvekto	Fluaĵoj	Ene de unu nura fluaĵo aŭ per kontakto inter solido kaj fluaĵo	Jes
Radiado	Solidoj, fluaĵoj kaj vakuo	El radianta korpo al alia	Ne

Kombinaĵo de pluraj meĥanismoj

La transmisio de energio per varmo estas ĝenerale efektivigita per kombinaĵo de pluraj transdonaj rimedoj. Ekzemple, centra hejtado kombinas konvekton (kutime trudatan) por varmigi fluidon cirkulantan en hejt-kaldrono, kondukton por varmigi la parietojn de la radiatoro kaj fine konvekton (kutime naturan, konvekcion) por varmigi la aeron, asociitan kun la radiado de la maso de la radiatoro (de tie ĝia nomo).

Referencoj

↑ Christie John Geankoplis. (2003) Transport Processes and Separation Principles, 4‑a eldono (angle). ISBN 0-13-101367-X.

Vidu ankaŭ

Varmotransdono en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)
Kategorio Varmotransdono en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

Bibliotekoj

[Geankoplis-1] Christie John Geankoplis. (2003) Transport Processes and Separation Principles, 4‑a eldono (angle). ISBN 0-13-101367-X.

[1]