9.6.- WÄRMEÜBERTRAGUNG

Die Gesetze der Thermodynamik befassen sich mit der Energieübertragung und der Wechselwirkung zwischen Wärme und Arbeit, aber nur in Gleichgewichtssystemen. Folglich erlauben sie uns die Bestimmung des Anfangs- und Endzustandes, aber sie können nicht zur Vorhersage und Quantifizierung des Zwischenprozesses verwendet werden. Wärmeübertragung bietet Methoden zur Bestimmung dieser Prozesse.

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Es gibt drei Wärmeübertragung Modi:

  • Leitung: entsteht in einem festen Medium durch die Wirkung eines Temperaturgradienten, der die Wärmeübertragung von der höchsten zur niedrigsten Temperaturzone bewirkt. Die durch Wärmeleitung pro Zeiteinheit übertragene Wärme ist proportional zum Temperaturgradienten multipliziert mit der Fläche A.
  • Konvektion: Wenn eine Flüssigkeit mit einer festen Oberfläche in Kontakt kommt, findet ein Austausch zwischen den Teilchen der Flüssigkeit und dem Feststoff statt. Es gibt zwei Konvektionsprozesse:
  • Freie Konvektion: die treibende Kraft kommt aus dem Dichteunterschied zwischen den Teilchen der Flüssigkeit. Die Temperatur und die Dichte der Partikel, die mit dem Festkörper in Kontakt sind, ändern sich und bewirken eine Aufwärtsströmung.
  • Erzwungene Konvektion: die treibende Kraft kommt von aussen und bewegt eine Flüssigkeit an der Oberfläche.
  • Strahlung: In Abwesenheit eines Mediums gibt es einen Netto-Wärmeübergang durch Strahlung zwischen zwei Oberflächen bei unterschiedlichen Temperaturen aufgrund von Änderungen der elektronischen Konfigurationen der Atome oder Moleküle, die diese Oberflächen bilden. Die von der Strahlung abgegebene Wärme wird durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz.

Der Wärmetransfer kann nicht verhindert werden, aber die Transferrate kann modifiziert werden. Die Studie Wärmetransfer ist wichtig, um Materialien oder Konfigurationen zu bestimmen, die die Wärmeaustauschrate auf der Basis einiger Parameter optimieren.

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