Дәріс№12. Сәулелік жылуалмасу

Қызған дене электромагниттік жылу толқындарын шығарады. Ол толқындар тараған кезде олардың жолында температурасы төмен басқа дене болуы мүмкін. Толқындар басқа денелермен соқтығысқанда толқындардың бір бөлігі шағылып келесі бір бөлігі өтеді, яғни жұтылады. Жұтылған толқындар бөлігінің энергиясы жылу энергиясына айналып, салқын дененің температурасын жоғарылатады. Толқындар шығаратын ыстық дене мен толқынды жұтқан суық дене арасында жылуалмасу байқалады. Электромагниттік толқындар вакуумде де болуы мүмкін. Бұған мысал: күн мен жер арасындағы жылу алмасу электромагниттік толқындар арқылы ғарыштық кеңістікті кесіп өтіп, жер бетіне жетіп жылытып отыр. Температура айырымы жоғары болған сайын сәулелік жылуалмасу қарқынды түрде жүреді.

Сәулелік жылуалмасуды Стефан-Больцман теңдеуімен анықтайды:

мұндағы - Стефан-Больцман тұрақтысы.

Жылулықпен сәулелену – күрделі атом аралық процестер. Ол жылулық жағдайымен немесе денеден температура шығуымен анықталады. Жылулық сәулеленудің жеткізушісі болып, энергия бөлшектерінің ағыны болады, оны фотондар немесе квантты энергиялар деп атайды. Фотондар ағыны, электромагнитті толқындар қасиетіне ие болады. Барлық электромагнитті сәулеленулердің түрлері бірдей қасиетте болады да олар тек толқын ұзындығымен анықталады. Толқын ұзындығының аумағы мкм-ден мкм-ге дейінгі сәулеленуі толқын ұзындығымен 0,8...800мкм сипатталады. Ол, ең маңызды мәселе болып табылады. Инфрақызыл және жарық сәулелерінің таралу процесін, жылулықтың сәулеленуі немесе радиация деп атайды. Басқа жағынан қаралатын саласы, қысқа толқынды ультракүлгінді сәулеленумен жалғасады. Рентгеннің сәулесі, одан да аз толқын ұзындығымен сипатталады.

Сәулелену қасиетінің әртүрлілігі әр алуансаладағы толқын ұзындығымен сипатталып, олар кейбір жалпы заңдылығында анықталуы мүмкін. Онда оптикада белгілі болғандай, таралу заңдылығы, көрінетін жарықтың шағылысуы мен сынуы және қандай да бір ұзындықтағы толқынның сәулеленуі үшін әділетті болып қалады.

Дәріс №13 Күрделі жылуалмасу

Жазық және цилиндрлі қабырға арқылы жылу беру. Жоғарыда айтылғандай, жылу беру деп, екі жылу жеткізушінің оларды бөліп тұратын қабырға арқылы жылу алмасуын айтады. 1 – суретте сұйықтар және қабырғаны бөлушілердің температтурасының өзгеруінің сипаты көрсетілген.

Жылытушы сұйықтан, жылулықты беру процесін - температурасымен, - қыздыруға кететін, бұл жағдайда мына процестер орын алады: а) жылытушы сұйықпен қабырға арасындағы жылуалмасу; б) жылу өткізгіштік жолымен қабырға арқылы жылулықты беру; в) қабырға мен қыздырушы сұйық арасымен жылуалмасу.

Тұрақталған жылу күйі кезіндегі, жылулықтың ағымы – жылытқыш сұйықтан қабырғаға, қабырға арқылы өткен және қабырғадан қыздырылатын сұйықпен бердей болады.

1-сурет. Сұйықтағы және оны қабырғамен бөлудегі температураның өзгеру сипаты.

Сондықтан, жылуық ағынының тығыздығы үшін мынадай теңдеу аламыз:

бұдан

Осы теңдеулердің оң жағы мен сол жағын қосып, табатынымыз:

бұдан

Бұл теңдеуді былай да жазуға болады:

мұндағы - температуралық айырым.

Жылу беруші коэффициент К жылу берудегі қарқынды үдемелілігін сипаттайды. Бұл шама, жылулық ағынының тығыздығының қабырғаға жылу жеткізуші аралығының температуралық айырымының қатынасына тең болады.