Отопление от солнца: Солнечное отопление частного дома — способы устройства

Содержание

Особенности обогрева частного дома от солнца: система отопления своими руками

Солнечный свет, по мнению учёных, будет согревать нашу планету ещё на протяжении 4 – 5 миллиардов лет. За этот период светило отдаст огромное количество тепловой энергии, лишь незначительная часть которой может быть преобразована в электричество. Современные устройства для трансформации солнечного света  в электроэнергию не идеальны, но даже их использование может практически полностью покрыть потребности частного домовладения в тепле. О том, как сделать солнечное отопление будет подробно рассказано в этой статье.

Содержание статьи:

Отопление частного дома солнечными батареями

Солнечное отопление частного дома является эффективным и малозатратным в эксплуатации способом поддержания температуры в доме. К сожалению, этот способ обогрева имеет и недостатки, о которых следует знать заранее.

Плюсы и минусы

Солнечные батареи для отопления могут использоваться только в тех регионах, где в холодное время года достаточное количество ясных дней. Это один из основных «ограничителей» на использование этого метода обогрева. Продолжительность дня в отапливаемый период также очень важна, поэтому в северных районах страны такая система будет работать с минимальным КПД.

Внимание! Для эффективного использования альтернативного источника энергии и теплоснабжения необходима достаточно большая площадка, которая в течение всего дня будет открыта дневному свету.

Если частное домовладение расположено в районе плотной застройки многоэтажными домами, либо находится в горном ущелье, то отопление от солнца не даст нужно эффективности.

Внимание! Наличие больших деревьев поблизости будет являться «противопоказанием» для монтажа гелиосистемы, так как падение сухих веток на панели во время ветра может привести к необходимости выполнения дорогостоящего ремонта.

К плюсам солнечной системы отопления можно отнести тот факт, что после её установки и запуска за полученную таким образом электроэнергию для котла и приготовления горячей воды не нужно будет платить деньги. Обслуживание системы потребуется лишь время от времени, а если монтаж был произведён без нарушений, то в процессе эксплуатации не возникнет необходимости в выполнении какого-либо ремонта.

Внимание! Высокая стоимость оборудования, а также услуг по установке и подключению также является серьёзным препятствием повсеместному использованию систем отопления этого типа.

Применение энергии солнца для отопления дома

Несмотря на тот факт, что обогрев дома от солнца своими руками чаще выполняется в виде установки трубных коллекторов, применение электрических батарей тоже является довольно эффективным способом использования энергии светила в этих целях.

Принцип работы солнечных аккумуляторов

Наиболее распространёнными моделями солнечных батарей являются устройства, изготовленные на основе кремниевых полупроводников. При попадании на такой элемент дневного света, происходит переход электронов из одного слоя элемента в другой, в результате чего и образуется электрический ток. Мощность одной такой ячейки крайне мала, поэтому для организации солнечного отопления все элементы объединяются в единую электрическую цепь.

На выходе из источников энергии мощность электрического тока может составлять 10 кВт, достаточных для обогрева жилища, а при наличии излишков энергии её можно направить для подключения других электроприборов.

Схема установки домашней электростанции

Для отопления частного дома солнечными батареями, панели должны быть правильно подключены к электрической системе частного дома. В схеме электроснабжения этого типа не обойтись без использования высококачественного накопителя тока. Электроэнергия в течение светового дня аккумулируется в таком устройстве, а в ночные часы – направляется к отопительным элементам.

Процессом перераспределения электрической энергии управляет контроллер, поэтому владельцу частного дома не требуется постоянно следить за уровнем заряда аккумуляторов.

Внимание! Если основные устройства и контроллер подключены правильно, то вручную управлять потребуется только устройствами отопления.

В схему альтернативного электрического отопления также устанавливается преобразователь электроэнергии. Учитывая тот факт, что большая часть отопительных устройств работает от сети 220 Вольт, инвертор понадобится для увеличения напряжения аккумуляторных батарей до требуемых значений.

Как подобрать альтернативное отопление по мощности

При использовании воздушного отопления, работающего на электрическом токе, потребуется не менее 100 Вт энергии на 1 м2. Следует учитывать тот факт, что поступление электричества от батарей будет осуществляться только в течение дня. В пасмурную погоду эффективность элементов резко снизится, что также следует учитывать при расчёте.

При использовании электрического тока для тёплого пола мощность батареи может быть уменьшена, но не более чем на 20%.

Внимание! Если от батарей будут запитаны и другие домашние электроприборы, то эту особенность также следует отразить в проекте будущей электростанции.

Учитывая все перечисленные варианты электропотребления, оптимальным способом установки будет размещение батарей с общей мощностью, превышающей в 3 раза показатель одновременно подключенных приборов.

В этом случае в течение светового дня аккумуляторы полностью зарядятся, а в ночное время радиаторы будут работать за счёт накопленной энергии.

Монтаж солнечного отопления своими руками

Вычислив необходимую мощность солнечной установки, и купив готовый комплект панелей, можно приступать к монтажу системы. В частном доме типичным местом размещения таких устройств является кровля.

Плоскость крыши является хорошим основанием для монтажа солнечных батарей, так как изделия будут подняты на определённую высоту, что позволяет исключить негативное влияние различных преград световому потоку.

Монтаж батарей осуществляется в такой последовательности:

  • К кровельному материалу крепятся металлические уголки (если монтаж осуществляется на крышу из мягких материалов, то фиксация элемента должна осуществляться к деревянной балке).
  • На уголки устанавливается металлический профиль на всю длину монтажной площади.
  • К профилям, крепятся солнечные батареи.

Монтаж батарей можно считать завершённым, но потребуется сборка и подключение цепи.

Соединение электрических элементов между собой может быть осуществлено параллельно или последовательно. Первый вариант является более предпочтительным – при выходе из строя одного элемента системы, другие изделия будут давать необходимое количество энергии. После соединения батарей между собой, общий кабель подключается к контроллеру, который, в свою очередь, будет управлять распределением электрического тока, полученного от батарей.

Отзывы пользователей

Отзывы о солнечных батареях для частного дома, которые можно найти на просторах интернета, всегда положительные.

Максим. г. Ставрополь.

Установка солнечных батарей позволила практически полностью отключить газовый котёл на всю зиму.

Михаил. г. Липецк.

С помощью солнечных батарей удаётся экономить на электричестве. Систему «тёплый пол» полностью перевели на работу от альтернативного источника.

Солнечные батареи можно использовать для отопления частного дома. Таким способом удаётся снизить вредное влияние на экологию и сэкономить немалое количество денег при условии наличия солнечного света.

С каждым годом эффективность таких систем повышается, а цена готовых комплектов становится более дешёвой, но в квартирах установка таких источников тепла в настоящее время на представляется возможным.

Что такое солнечное отопление, критерии и особенности выбора

Главным критерием уюта в частном коттедже или квартире является тепло. В холодном доме даже самая шикарная обстановка не поможет создать комфортных условий. Но чтобы оптимальная для проживания температура поддерживалась в помещении не только летом, но и зимой понадобится монтаж системы отопления.

Сделать это сегодня можно легко, приобретя в качестве источника тепла газовый, дизельный или электрический котел.

Но проблема заключается в том, что топливо для такого оборудования стоит дорого и доступно не во всех населенных пунктах. Что же тогда выбрать? Лучшим решением являются альтернативные источники тепла и в частности солнечное отопление.

Устройство и принцип работы

Что же представляет собой такая система? В первую очередь следует сказать, что есть два варианта солнечного отопления. Они предполагают использование различных как в конструктивном плане, так и по назначению элементов:

  • Коллектора;
  • Фотоэлектрической панели.

И если оборудование первого типа предназначено сугубо для поддержания в помещении комфортной температуры, то солнечные панели для отопления дома могут применяться для получения электричества и тепла. Их принцип работы основан на преобразовании энергии солнца и накапливании ее в аккумуляторах, чтобы потом использовать для различных нужд.

Смотрим видео, все о данном коллекторе:

Применение коллектора позволяет организовать только солнечное системы отопление для частного дома, при этом используется тепловая энергия.

Такое устройство действует следующим образом. Солнечные лучи подогревают воду, которая является теплоносителем и поступает с трубопровод. Эта же система может использоваться и в качестве горячего водоснабжения. В состав солнечного коллектора входят специальные фотоэлементы.

Устройство коллектора

Но кроме них в комплектацию солнечного отопления включены:

  • Специальный бак;
  • Аванкамеры;
  • Радиатор, выполненный из трубок и заключенный в короб, у которого передняя стенка выполнена из стекла.

Солнечные батареи для отопления дома размещаются на крыше. В нем вода нагреваясь перемещается в аванкамеру где происходит ее замена горячим теплоносителем. Это позволяет поддерживать в системе постоянное динамическое давление.

Виды отопления с использованием альтернативных источников

Самый простой способ преобразования энергии светила в тепло – это использование солнечных батарей для отопления дома. Они все чаще используются в качестве дополнительных источников энергии.

Но что же представляют собой эти устройства и действительно ли они эффективны?

Смотрим видео, виды и их особенности работы:

Задача, установленного на крыше коллектора солнечного системы отопления для дома впитать как можно больше солнечного излучения, преобразовав его затем в так необходимую человеку энергию. Но при этом следует учитывать, что оно может быть превращено как в тепловую, так и электрическую энергию. Для получения тепла и подогрева воды используют солнечные системы отопления. Для получения электрического тока используют специальные батареи. Они аккумулируют энергию в дневное время суток и отдают ее ночью. Однако сегодня существуют и комбинированные системы. В них солнечные панели вырабатывают одновременно тепло и электричество.

Что касается солнечных водонагревателей для отопления дома, то они представлены на рынке широкой линейкой. Причем модели могут иметь различное назначение, дизайн, принцип работы, габариты.

Различные варианты

Например, по внешнему виду и конструкции системы отопления частного дома подразделяются на:

  1. Плоские;
  2. Трубчатые вакуумные.

По назначению они классифицируются на используемые для:

  • Системы отопления и ГВС;
  • Для нагрева воды в бассейне.

Есть отличия и принципе работы. Солнечное отопление с применением коллекторов является идеальным выбором для дачных домиков, так как не требуют подключения к электросети. Модели с принудительной циркуляцией подключают к общей системе отопления, в них циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи насоса.

Смотрим видео, сравниваем плоский и трубчатый коллектор:

Не все коллекторы пригодны для солнечного отопления загородного дома. Согласно этому критерию они делятся на:

  • Сезонные;
  • Круглогодичные.

Первые применяются для отопления дачных строений, вторые в частных домовладениях.

Сравниваем с обычными система отопления

Если сравнивать это оборудование с газовым или электрическим, то оно имеет гораздо больше преимуществ. В первую очередь это экономия топлива. Летом солнечное отопление способно полностью обеспечить проживающих в доме людей горячей водой. Осенью и весной, когда ясных дней мало, оборудование можно использовать для снижения нагрузки на стандартный котел. Что касается зимней поры, то обычно в это время эффективность работы коллекторов очень мала.

Смотрим видео, эффективность коллекторов зимой:

Но кроме экономии топлива использование оборудования, работающего на солнечных батареях, снижает зависимость от газа и электричества. Для установки солнечного отопления не нужно получать разрешение и установить его сможет каждый, кто имеет элементарные знания в сантехнике.

Смотрим видео, критерии подбора оборудования:

Еще один плюс – это большая продолжительность работы коллектора. Гарантированный срок службы оборудования составляет не менее 15 лет, значит на этот период ваши коммунальные платежи будут минимальными.

Однако, как и у любого устройства у коллектора имеются некоторые недостатки:

  • На солнечные водонагреватели для частного дома цена достаточно высокая;
  • Невозможность использования как единственного источника тепла;
  • Необходима установка бака-накопителя.

Есть и еще один нюанс. Эффективность работы солнечного отопления зависит от региона. В южных районах, где активность солнца высока оборудование будет иметь самый большой КПД. Поэтому наиболее выгодно использовать такое оборудование на юге и менее эффективным оно будет на севере.

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

Прежде, чем приступать к установке оборудования, входящего в отопительную систему необходимо изучить его возможности. Для того чтобы узнать сколько тепла потребуется на обогрев дома необходимо рассчитать его площадь. Важно правильно выбрать место для установки солнечного коллектора. Оно должно быть максимально освещенным на протяжении дня. Поэтому обычно оборудование устанавливаются на южной части крыши.

Выполнение монтажных работ лучше доверить специалистам, потому что даже небольшая ошибка в установке системы солнечного отопления приведет к значительному снижению эффективности системы. Только при правильной установке солнечного коллектора он прослужит до 25 лет, причем полностью окупив себя за первые 3 года.

Основные типы коллекторов и их характеристики

Если здание по каким-либо причинам не подходит для установки оборудования, то можно разместить панели на соседнем строении, а накопитель поставить в подвале.

Преимущества солнечного отопления

Нюансы, на которые стоит обратить внимание при выборе этой системы были рассмотрены выше. И если вы все сделали правильно, то ваша система отопления на солнечных коллекторах доставит вам только приятные моменты. Среди ее достоинств следует отметить:

  • Возможность круглогодичного обеспечения дома теплом, с возможностью регулировки температуры;
  • Полная автономия от централизованных коммунальных сетей и снижение финансовых расходов;
  • Использование солнечной энергии на различные нужды;
  • Длительный эксплуатационный срок оборудования и редкие аварийные ситуации.

Единственное, что останавливает потребителей от покупки солнечной системы для отопления частного дома – это зависимость их работы от географии проживания. Если в вашем регионе ясные дни редкость, то эффективность оборудования будет минимальной.

Но все же несмотря на все препоны такой коллектор считается одним из самых распространенных альтернативных источников тепла.

Солнечные батареи для отопления дома

Отопление – самая затратная статья в квитанции об оплате за жилище. Современная тенденция развития рынка такова, что традиционные источники энергии дорожают. Однако расходы можно снизить, если задействовать возобновляемые природные ресурсы, которые доступны совершенно каждому.

Одно из решений проблемы – установить солнечные батареи для отопления дома. Всего один квадрат покрываемой площади позволит получить и переработать до 1300 кВт*ч энергии Солнца, часть которой можно направить на другие хозяйственные нужды (электроснабжение, подогрев воды и т. д.).

Современные солнечные кремниевые батареи представляют собой приборы, которые захватывают энергию солнца и преобразуют ее в электрическую. Основной принцип их работы основывается на физическом явлении фотоэлектрической реакции.

Содержание статьи:

Принцип работы

Выпускаемые сегодня модели способны вырабатывать электроэнергию даже в облачную и слишком пасмурную погоду. Однако КПД одного модуля сравнительно невысок и составляет скромные 15-25%, вырабатывая в среднем 50-300 Вт электроэнергии в зависимости от текущей окружающей обстановки. Для достижения высокой производительности необходимо подключение нескольких, а иногда и десятков элементов в единую сеть.

Фотографии частных домов с подключенной системой солнечного отопления

Если говорить об отопительной системе на основе солнечных батарей, классическая схема состоит из трех элементов:

  1. Рассмотренный солнечный модуль, вырабатывающий электроэнергию
  2. Тепловой аккумулятор – изолированный от тепловых потерь бак, в котором находится нагреваемый Тэнами теплоноситель
  3. Отопительный контур, состоящий из трубных магистралей и радиаторов отопления, по которому теплоноситель циркулирует принудительным или естественным образом и отдает тепло окружающей среде

Видео — Дом на солнечных батареях

В зависимости от предпочтений и конкретной выбранной реализации солнечные батареи для отопления дома могут использоваться в других модифицированных схемах отопления, когда вместо коллектора устанавливается электрический котел проточного типа. Покупка необходимого оборудования обойдется дороже, однако отопление будет более практичным и экономичным.



Клик для увеличения

Еще один из вариантов реализации отопления на солнечных батареях – использование электрических обогревателей, теплых полов, электрических конвекторов и т. д. Таким образом, полученная электроэнергия потребляется для питания отопительных электроприборов. К подобным схемам прибегают лишь в небольших загородных домах.

Устанавливать солнечные коллекторы рекомендуется на крыше дома с южной стороны. Чтоб обогреть коттедж площадью свыше 100 квадратов, необходимо покрыть фотоэлементами до 35-40 кв. м. В доме нужно отвести отдельное помещение для размещения монтируемого отопительного оборудования – котельную.

Положительные и отрицательные стороны

Использование альтернативного отопления частных домов имеет свои неоспоримые преимущества. Установка и последующая эксплуатация солнечных модулей обладает следующими положительными сторонами:

  • Продолжительный эксплуатационный срок – до 25-40 лет без необходимости дорогостоящих профилактических работ
  • Лишнюю накопленную и переработанную солнечную энергию можно будет расходовать на другие нужды
  • Независимость от служб ЖКХ и значительное уменьшение счетов за отопление
  • Дом будет обогреваться на протяжении всего года

Однако имеются некоторые нюансы, которые ограничивают эксплуатацию отопления на солнечных батареях. Самый первый из них – географическое проживание. В том или ином районе солнце греет по-разному. Если оно появляется через сутки или лишь на пару часов в день, переоборудовать отопительную систему становится экономически невыгодно и следует подумать о других альтернативных источниках энергии (тепловые насосы, ветряные станции, биологическое топливо).



Клик для увеличения

Среди прочих отрицательных сторон можно отметить:

  • Высокие первоначальные затраты
  • Сложность монтажа оборудования
  • Необходимость в резервном источнике отопления

Выбираем подходящий солнечный коллектор

Необходимо ознакомиться с рынком и выбрать самые подходящие солнечные батареи для отопления дома. Они бывают 3-х типов:

  • Воздушные – внутри них располагается воздух и абсорбирующий тепло элемент. Несмотря на скромную стоимость, они должного распространения не получили, так как характеризуются низким КПД
  • Вакуумные – внутри располагаются определенного диаметра стекло трубки, содержащие в себе трубки меньшего диаметра, по которым циркулирует теплоноситель. Между трубками создается вакуум, характеризующийся высокими теплопроводящими свойствами
  • Плоские – наиболее распространенные коллекторы. Они представляют собой короб, лицевая сторона которого накрыта стеклом. Под ним пролегает абсорбирующий тепло элемент, который контактирует с трубками, содержащими теплоноситель. Энергия последнего забирается и аккумулируется в электрическую

Видео тест

Когда стоит обратить внимание на солнечные батареи

Переоборудовать стандартную отопительную систему в более современную и установить солнечные батареи для отопления дома можно в любой момент. Однако останавливаться на таком решении стоит лишь при выполнении нескольких важных правил:

  • Была произведена проверка уровня инсоляции мастером, на основании результатов которой удалось узнать, насколько эффективным будет каждый квадратный метр установленных батарей. Она даст возможность определить наиболее оптимальную покрываемую модулями площадь
  • Дом необходимо обязательно утеплить, чтобы снизить уровень нежелательных потерь тепла
  • Стоит проанализировать каждый из месяцев отопительного периода. Если количество солнечных дней менее 20, большую часть времени небо затягивают тучи и облака, гелиосистемы рекомендуется заменить тепловыми насосами
  • Обязательно должна присутствовать резервная отопительная система, чтобы обезопасить себя от непредвиденных обстоятельств

Как подключить солнечную батарею

Прежде чем начать подключение солнечных батарей к отопительной системе, необходимо определиться с типом циркуляции теплоносителя по трубным магистралям:

  • Принудительная
  • Естественная

Наиболее востребованной считается система с принудительной циркуляцией. Ее обустройство обойдется дороже за счет приобретения дополнительного оборудования и автоматики. Однако многие владельцы собственных домов ставят превыше комфорт и практичность.



Клик для увеличения

Классическая схема подключения солнечной батареи к потребителю выглядит следующим образом:

  1. Вначале по всем правилам на крыше размещают закупленные солнечные элементы и соединяют их друг с другом
  2. В отведенном помещении необходимо установить контроллер, который будет следить, сколько энергии производится в данный момент
  3. За контроллером должны идти аккумуляторы, которые будут накапливать в себе лишнюю энергию и снабжать ею в тех ситуациях, когда солнечные модули не справляются со своей задачей
  4. За аккумуляторами устанавливается инвертор, который служит для преобразования электрической энергии к требуемым характеристикам
  5. За инвертором располагаются потребители, роль которых может выполнять электрический котел отопления, накопительные баки с Тэнами, обогреватели и прочие греющие установки

Если солнечная батарея подключается к водяному отоплению с принудительной циркуляцией, на выход коллектора, обратку и бак-накопитель устанавливают датчики температуры (термостаты), которые подсоединяются к автоматике. Последняя в свою очередь будет управлять работой всей системы, при определенных условиях включать или выключать ее.

Наиболее просто осуществляется подключение солнечных модулей к отоплению с естественной циркуляцией. Однако автоматизировать ее будет очень сложно. Необходимо придерживаться следующих правил:

  • Накопительный бак располагают выше уровня коллектора
  • Нижний вывод подключается к обратке
  • Верхний вывод подключается ко входу разогретого теплоносителя

Прочие нюансы подключения

Предусмотреть солнечные батареи для отопления дома необходимо на этапе проектирования или строительства дома, чтобы избежать лишних хлопот. Нужно придерживаться нескольких важных правил:

  1. Установка батарей должна вестись преимущественно на южной стороне. Перед модулями не должно располагаться деревьев или более высоких построек, которые будут преграждать путь свету или отбрасывать на них свою тень – это существенно снизит эффективность
  2. Необходимо убедиться, что стропильная система обладает достаточным запасом прочности. Она должна выдерживать не только закрепленные модули, но и снежный покров в зимний период, иначе может произойти обрушение кровли

  1. Оптимальный угол ската крыши – в интервале 30-45 градусов в зависимости от того, как высоко поднимается на протяжении суток солнце
  2. Чтобы увеличить эффективность отопительной системы или распараллелить несколько контуров, иногда ставят более одного накопительного коллектора
  3. К гелиосистемам рекомендуется подключать отопительные контуры с более низкой температурой циркулирующего теплоносителя (панельные змеевики, водяные теплые полы и т. д.)

В заключении

Решившись установить солнечные батареи для отопления дома, необходимо быть готовым к большим первоначальным затратам. Стоимость требуемого оборудования и проводимых работ обойдется от 30 тыс. и выше в зависимости от сложности отопительной системы, выбранных модулей и их количества.

Окупаемость также зависит от большого числа факторов. Если зимы холодные, солнечные и продолжительные, сэкономить затраченные средства удастся через 2-3 года при эксплуатационном сроке до 30 лет. Однако не стоит торопиться, узнав подробнее о других альтернативных методах отопления.

NWS JetStream - Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия от Солнца передается через космос и через атмосферу Земли к поверхности Земли. Поскольку эта энергия нагревает поверхность Земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Существует три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

  • радиация
  • проводимость
  • конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы почувствовали передачу тепла, известную как излучение.Сторона вашего тела, ближайшая к огню, нагревается, а другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с передачей тепла. По такому же принципу работают тепловые лампы, которые согревают пищу. Радиация - это передача тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, приходящего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть излучается видимым светом. Свет состоит из волн разной частоты.Частота - это количество случаев, когда событие повторяется в течение установленного времени. В электромагнитном излучении его частота - это количество электромагнитных волн, проходящих через точку каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Волны от солнца, которые мы не можем видеть, - это инфракрасные волны, которые имеют более низкие частоты, чем красные, и ультрафиолетовые, которые имеют более высокие частоты, чем фиолетовый свет.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла на нашем теле.

Большая часть солнечного излучения поглощается атмосферой, а большая часть того, что достигает поверхности Земли, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, например асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем объекты более светлого цвета.

Урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

Проводимость - это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретой на плите? Через короткое время ручка ложки нагреется.

Это происходит из-за передачи тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция - это передача тепловой энергии в жидкости.Этот вид отопления чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечное излучение падает на землю, нагревая скалы. Когда температура породы повышается за счет теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. Когда он поднимается, пузырек охлаждается за счет тепла, содержащегося в пузыре, движущемся в атмосферу.

По мере того, как масса горячего воздуха поднимается, воздух заменяется окружающим более прохладным и более плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальные кучевые облака или большие циклы в тропосфере, охватывающие большие участки земли. Конвекционные течения ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Это не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца, вызывающее солнечные ожоги, ведущие к раку кожи.Тепло солнца не приводит к солнечным ожогам.

Согласно данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, которые достигают Земли - ультрафиолетовых лучей A (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие на них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

  • UVA-лучи могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать появление морщин и возрастных пятен, а также могут проходить через оконное стекло.
  • Лучи
  • UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загара не существует. Это включает излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, загорая, вы повреждаете кожу. По мере нарастания этого повреждения вы ускоряете старение кожи и повышаете риск развития всех типов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечный ожог, если вы достаточно долго находитесь на улице.

Захват солнечного тепла - Задание

MyTE Переключить навигацию
  • Просмотр
    Учебный план
    • Все учебный план
    • Квартир
    • уроков
    • Мероприятия
    • Осыпает
    • Maker Challenges
    • Living Labs
    • Тематические области
    • Типы учебных программ TE
    • e4usa
  • K-12
    Инженерное дело
    • Что такое инжиниринг?
    • Зачем преподавать инженерное дело в K-12?
    • Виды техники
  • Математика и
    Физика
    • Технические характеристики Физика
    • Инженерная математика

  • NGSS
  • Проектирование
    Проектирование
    • Процесс проектирования
    • Дизайн-мышление
  • Популярные
    темы
  • Стандарты

# 30 Как спутники выживают в космосе при температуре 4 000F +?

С момента запуска спутника в 1950-х годах тысячи спутников были выведены на орбиту вокруг Земли и даже других планет. Каждая из них служила разным целям, от сложных космических станций, таких как Международная космическая станция, до Глобальной системы позиционирования. Большинство спутников можно рассматривать как «в космосе», но с точки зрения атмосферы Земли они находятся либо в термосфере, либо в экзосфере. Слой, через который спутник движется по орбите, зависит от того, для чего он используется и какую орбиту он имеет.

Термосфера - это область с очень высокой температурой, которая простирается от верхней части мезосферы на высоте примерно 85 километров до 640 километров над поверхностью Земли.Это называется термосферой, потому что температура резко возрастает до термического уровня

.

Температура сильно зависит от солнечной активности и может подниматься до 2000 ° C (3630 ° F). Излучение заставляет частицы атмосферы в этом слое становиться электрически заряженными (см. Ионосферу), позволяя радиоволнам отражаться и приниматься за горизонт. В экзосфере, начиная с высоты от 500 до 1000 километров (от 310 до 620 миль) над поверхностью Земли, атмосфера превращается в космос.

Сильно разбавленный газ в этом слое может достигать 2,500 ° C (4530 ° F) в течение дня.. (Источник)

Единственными элементами в периодической таблице, которые могут выдерживать 2500 ° C, являются углерод, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, рений и осмий. За исключением углерода, эти металлы очень, очень тяжелые и, конечно, чрезвычайно теплопроводны, и большинство из них очень пластичны при термообработке, то есть они изгибаются и свертываются. Углерод даже имеет самую высокую теплопроводность из всех известных материалов! Итак, если вы хотите приготовить кого-то очень эффективно и быстро, нет ничего лучше космической капсулы из графита.


Международная космическая станция НАСА с защитой от доменной печи

Солнечные панели, которые активируют эти машины, почти не работали бы, даже если бы они могли держать их вместе достаточно долго. Британская компания обнаружила, что пиковая мощность падает на 1,1% на каждое увеличение градусов Цельсия фотоэлектрических солнечных панелей, когда они достигают 42 ° C, и, конечно, при 1414 ° C кремний фактически плавится. Но подождите ... телескоп Хаббла и спутники используют арсенид галлия вместо кремния, который плавится при еще более низкой температуре - 1238 ° C.

Оправдание номер один исходит от нескольких веб-сайтов, таких как Википедия, которые хотят максимально оскорбить наш интеллект. Вот главное объяснение того, почему спутники не превращаются в искусственные метеориты:

Сильно разбавленный газ в этом слое может достигать 2500 ° C (4530 ° F) в течение дня. Даже при такой высокой температуре в термосфере не будет ощущаться тепло, потому что это настолько близко к вакууму, что не хватает контакта с несколькими атомами газа для передачи большого количества тепла .

Эээ… погоди минутку. Я думал, что это солнце заставляет эти несколько атомов газа нагреваться до 2500 ° C? О, это так.

Температура термосферы увеличивается с высотой из-за поглощения высокоэнергетической солнечной радиации .

Источник тепла термосферы - это не несколько атомов газа. Это солнце!

Вот объяснение тепла в Вики, которое на самом деле не является теплом в космосе из-за всего корректирующего и умиротворяющего «вакуума» пространства… который на самом деле вовсе не вакуум:

Сильно разбавленный газ в этом слое может достигать 2500 ° C (4530 ° F) в течение дня.Даже несмотря на то, что температура настолько высока, в термосфере не будет тепла, потому что она настолько близка к вакууму, что не хватает контакта с несколькими атомами газа для передачи большого количества тепла. Обычный термометр будет значительно ниже 0 ° C (32 ° F), потому что энергия, теряемая тепловым излучением, будет превышать энергию, полученную из атмосферного газа при прямом контакте.

Даже сами НАСА признают это в своей сессии вопросов и ответов на вопрос 3:

Тепло распространяется через вакуум с помощью инфракрасного излучения.Солнце (и все теплое) постоянно излучает инфракрасное излучение, а Земля поглощает его и превращает энергию в движение атомов и молекул или тепло.

Вот и все для этого оправдания. Они понимают, что будет несколько людей с многоклеточным мозгом, которые будут видеть это насквозь, поэтому им потребуются дополнительные объяснения. В вопросе 5 входит доктор Эберхард Мебиус, который говорит:

.

… это второй секрет вакуумной бутылки (или термоса): в то время как вакуум подавляет теплообмен за счет теплопроводности и конвекции воздуха, обмен за счет излучения подавляется блестящим металлическим покрытием бутылки. Это блестящее покрытие отражает тепловое излучение, как зеркало , и удерживает его либо внутри бутылки (если содержимое горячее), либо снаружи (если содержимое холодное).

Но ни одна из орбитальных машин НАСА не покрыта полностью слоем материалов, отражающих ИК-излучение, только немного алюминиевой фольги для телескопа Хаббла. Даже если бы фольга могла выдерживать излучаемое тепло 1500 ° C, она, конечно же, не смогла бы перестать проводить тепло от других материалов телескопа, особенно от прекрасных темных участков, поглощающих инфракрасное излучение, медной фольги, проводов с пластиковым покрытием, и потускневший металл; А как насчет той же алюминиевой фольги, отражающей свет обратно на сам телескоп! Есть солнечная плита? На картинке ниже так много неправильного, что невозможно передать словами:


Дэйв, почему мы не превратились в раскаленные добела груды метеоритного пепла?
Потому что мы в бассейне, Иван.
А, на минутку чуть не забыл. (источник)

20 000+ спутников на орбите

Сателлиты изготовлены из золота, титана, алюминия и углеродного волокна

Путешествовать со скоростью 17 500 миль в час, чтобы оставаться на орбите Земли

Астроноты тренируются в бассейне НАСА для космического полета

Который также удваивается, поскольку выполняет мистификацию космической станции МКС

Резюме

  • После 100 км высоты начинает сильно нагреваться. На 110 км - 200 ° C. На 500 км это где-то между 500 ° C и 1500 ° C и более. Это термосфера.
  • Причиной этого тепла является дополнительное солнечное излучение над ионосферой, более близкое расстояние к Солнцу и, прежде всего, космический вакуум, который не позволяет теплу достаточно быстро излучаться или допускает более низкий перепад давления с увеличением высоты.
  • Космические машины, как говорят, вращаются на орбите на высоте от 120 до 35000 км +, что делает их перемещающимися печами и, очевидно, чисто сфабрикованными.
  • Возможные контраргументы против горячей термосферы: 1. Невидимые звезды на большой высоте могут быть причиной более низкой температуры на той же указанной высоте; хотя возможные раскаленные астероиды, вращающиеся вокруг Солнца, и обнаружение повышенной интенсивности солнечного света делают это маловероятным. 2. Длительные промежутки времени делают нагревательные объекты очень медленными и незаметными; хотя для того, чтобы нагреть конвективный воздух на земле от одного сезона к другому, требуется всего несколько месяцев - в космосе тепло можно только излучать.
  • Говорят, что на высоте более 100 км объекты свободно падают по кривой Земли, если первоначально движутся в боковом направлении со скоростью более 28000 км / ч. Падение - это ускорение, заставляющее те объекты, которые вращаются по орбите в течение многих лет, путешествовать во много раз быстрее стандартной скорости света.
  • Одна модель вакуума на расстоянии 400 км оценивается в одну триллионную триллионную плотности воздуха на уровне моря, что обеспечивает чрезвычайно высокую конечную скорость.
  • Самый простой способ обнаружить фальшивые кадры НАСА - сравнить их с контрольными видеороликами высотных метеозондов - если не похожими, то фальшивыми.
  • Есть множество красных флажков при анализе космического отснятого материала, который не похож на контрольный: 1. Заключительные пузыри в космосе. 2. Плавательные космонавты бьют ногами. 3. Волосы женщины-космонавта ведут себя совершенно иначе, чем волосы в условиях невесомости в самолете. 4. Крис Хэтфилд пойман с торчащими из его рубашки проводами. 5. Фрейдистское признание Криса Кэссиди реального местоположения.
  • Существует очень мало подлинных фотографий Земли как земного шара, несмотря на то, что за десятилетия было запущено 3700 спутников (1100 все еще работают, хотя, как говорят, 6 578 спутников были когда-либо запущены на орбиту).Любое орбитальное расстояние от 6200 км или более показало бы весь шар Земли.
  • Видео земного шара Земля отсутствует, только анимации наборов фотографий.
  • Есть только два набора фотографий земного шара (известных автору), которые считаются подлинными: 1. Снимки, сделанные во время миссий Аполлон, и 2. Фотографии со спутника Галилео 1990 года.
  • Глобус из голубого мрамора 2012 года. Изображение Земли состоит из намного меньших по размеру и более близких к Земле спутниковых снимков, сделанных различными инструментами, сгруппированных и измененных.
  • Высадка Аполлона на Луну - фарс из-за термосферы и здравого смысла.

*****

Возможно ли?

Вы бы удивились, если бы выяснилось, что Джудит Резник - «первая еврейка в космосе» (и предполагаемая жертва катастрофы Челленджер) все еще жива и здорова? Что она участвовала в фильмах, таких как «Честная игра» Дуга Лимана (голливудский блокбастер 2010 года с участием Шона Пенна и Наоми Уоттс в главных ролях с участием тайного агента ЦРУ и «желтый кек урана для изготовления ядерных бомб»), получившего премию «Свобода слова». »? Что сегодня она заслуженный академик и «профессор права Артура Лимана» в Йельской школе права?

*****

А как насчет астронота Challenger Майкла Дж. Смит?

За 18 лет обучения в колледже Майкл Дж. Смит консультировал 80 магистрантов и докторантов. Недавно группа этих студентов удостоила его вечеринки-сюрприза и награды за выдающиеся достижения в целостном образовании. «Он уважает вас как равных и дает вам свободу исследовать свои интересы, оспаривать его идеи и общаться с другими профессорами. Его дверь всегда открыта », - говорит бывший аспирант.

http://www.engr.wisc.edu/michaelsmithbio2003.html

Нравится:

Нравится Загрузка...

Tagged: Challenger, ISS, Iss Hoax, Judith Resnick, Judy Resnick, thermosphere

Победить летнюю жару с оконными покрытиями

Обзоры продуктов
  • Лучшие товары
  • Бытовая техника
  • Младенцы и дети
  • Автомобили
  • Электроника
  • Здоровье
  • Дом и сад
  • Деньги
  • Все продукты AZ
Все обзоры продуктов

Бытовые приборы

    Посудомоечные машины
    • Пылесосы
    • Стиральные машины

    Детские и младенческие

    • Велосипедные шлемы
    • Автокресла
    • Увлажнители
    • Коляски

    Автомобили

      Покупка новых и подержанных автомобилей
    • Поиск новых и подержанных автомобилей И ремонт
    • Шины

    Электроника

    • Наушники
    • Ноутбуки
    • Принтеры
    • Телевизоры

    Здоровье

    • Измерители уровня глюкозы в крови
    • Мониторы артериального давления
    • 000 Treading
    • 0005 Hearing 900 Сад
      • Газонокосилки
      • Воздуходувки
      • Генераторы
      • Матрасы

      Деньги

      • Авиакомпании
      • Страхование автомобилей
      • Страхование домовладельцев
      • Багаж
      • 9002 902 Справочник по 924 самым популярным приложениям Coronavirus
      • Кондиционеры
      • Очистители воздуха
      • Хлебопечки
      • Центральное кондиционирование
      • Кофеварки
      • Сушилки для одежды
      • Варочные панели
      • Посудомоечные машины
      • Электрические чайники
      • Холодильники
      • Увлажнители воздуха
      • Космические обогреватели
      • Пылесосы
      • Настенные печи
      • Стиральные машины
      • Водонагреватели
      Вся бытовая техника

      Подробнее о бытовой технике

      Лучшие посудомоечные машины 2020 годаНовостиВидеоВсе обзоры продуктовДети и дети

      M ost Popular

      • Справочник CR по коронавирусу
      • Очистители воздуха
      • Детские мониторы
      • Велосипедные шлемы
      • Автокресла
      • Детское здоровье
      • Детские кроватки
      • Еда
      • Стулья
      • 0005 Health Insurance
      • 0005 Репелленты
      • Коляски
      • Солнцезащитные кремы
      • Термометры
      Все для младенцев и детей

      Подробнее о младенцах и детях

      Решаем, когда пришло время обновить автокресло вашего ребенкаНовостиВидеоВсе продуктыАвтомобили

      Исследования автомобилей

    • Все новые автомобили с пробегом
    • Кабриолеты
    • Гибриды / электромобили
    • Автомобили класса люкс
    • Минивэны
    • Пикапы
    • Седаны
    • Маленькие автомобили
    • Внедорожники
    • Универсалы

    Покупка автомобилей 9255000 и цены
  • 000 Торговая площадка подержанных автомобилей
  • Руководство по покупке автомобилей
  • Оценщик стоимости автомобиля
  • Покупка и ценообразование всех автомобилей

Техническое обслуживание и ремонт

  • Шины
  • Автомобильные аккумуляторы
  • Помощник по ремонту автомобилей
  • Все техническое обслуживание и ремонт
Все автомобили

Подробнее Новые автомобильные предложенияНовостиВидеоПодкаст о говорящих автомобиляхВсе обзоры продуктовЭлектроника

Самые популярные

  • Руководство CR по коронавирусу
  • Компьютеры
  • Камеры
  • Клавиатуры Ergo
  • Ergo Mice
  • Наушники
  • 000 Миниатюрные проекторы
  • 0005
  • Смартфоны
  • Смарт-часы
  • Звуковые панели
  • Плееры потокового мультимедиа
  • Планшеты
  • Телевизоры
  • Беспроводные маршрутизаторы
Вся электроника

Подробнее об электронике

Лучшие ноутбуки 2020 года НовостиВидео 902 Самые популярные обзоры товаровH 225
  • CR's Guide to the Coronavirus
  • Глюкометры
  • Мониторы артериального давления
  • Электровелосипеды
  • Электрические зубные щетки
  • Эллиптические тренажеры
  • Магазины очков и контактных линз
  • Ярлыки для фитнеса Ярлыки для фитнеса
  • Слуховые аппараты
  • Увлажнители
  • Репелленты от насекомых
  • Солнцезащитные кремы
  • Беговые дорожки
  • Витамины и добавки
Все для здоровья

Подробнее о здоровье

Справочник по здоровью

Видео о коронавирусе 2 Самые популярные продукты 9000 Coronavirus
  • Надувные матрасы
  • Сиденья для биде и насадки для биде
  • Полы
  • Генераторы
  • Газовые грили
  • Краски для внутренних и наружных работ
  • Газонокосилки
  • Камеры
  • Системы безопасности для дома
  • Home Security Systems
  • Home Windows
  • Матрасы
  • Подушки
  • Листов
  • Детекторы дыма и CO
  • Снегоуборочные машины
  • Руководство для штормов и аварийных ситуаций
  • Триммеры для струн
  • Фильтры для воды
  • Все дома
  • И сад

    Подробнее о доме и саду

    Лучшие матрасы 2020 годаНовостиВидеоВсе обзоры продуктовДеньги

    Самые популярные

    • Справочник CR по коронавирусу
    • Авиакомпания
    • Страхование автомобиля
    • Кредитные карты
    • Магазины очков и контактных линз 9000 Магазины по продаже очков и контактных линз 9000 Супермаркеты
    • Страхование домовладельцев
    • Багаж
    • Аптеки
    • Карты предоплаты
    • Руководство по пенсионному планированию
    • Карты вознаграждений
    Все деньги

    Больше о деньгах

    Эффективность проверенного багажа Новости брендов информации о безопасности PrivacyFood SafetyПримите мерыО нас

    Войти

    Войти

    Стать участникомПод пожертвовать
    • Ежемесячное пожертвование
    • Одноразовое пожертвование
    • Другие способы сделать
    SearchAll Products AZ

    Войти

    Войти

  • Ежемесячное пожертвование
  • Единовременное пожертвование
  • Другие способы сделать пожертвование
  • Войти

    Передача тепла излучением

    Передача тепла посредством излучения происходит в форме электромагнитных волн в основном в инфракрасном диапазоне. Излучение, испускаемое телом, является следствием теплового перемешивания составляющих его молекул. Радиационная теплопередача может быть описана со ссылкой на «черное тело» .

    Черное тело

    Черное тело определяется как тело, которое поглощает все излучение, падающее на его поверхность. Настоящих черных тел в природе не существует, хотя их характеристики приблизительно соответствуют дыре в коробке, заполненной материалом с высокой поглощающей способностью. Спектр излучения такого черного тела был впервые полностью описан Максом Планком.

    Черное тело - это гипотетическое тело, которое полностью поглощает все длины волн падающего на него теплового излучения. Такие тела не отражают свет и поэтому кажутся черными, если их температура достаточно низкая, чтобы не быть самосветящимися. Все черные тела, нагретые до заданной температуры, излучают тепловое излучение.

    Энергия излучения в единицу времени от черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры и может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана как

    q = σ T 4 A (1)

    где

    q = теплопередача в единицу времени (Вт)

    σ = 5. 6703 10 -8 (Вт / м 2 K 4 ) - Постоянная Стефана-Больцмана

    T = абсолютная температура в кельвинах (K)

  • 03

  • 03

    = площадь излучающего тела (м 2 )

  • Константа Стефана-Больцмана в имперских единицах

    σ = 5,6703 10 -8 (Вт / м 2 K 4 4 4 4

    = 1.714 10 -9 (BTU / (h ft 2 o R 4 ))

    = 1,19 10 -11 (BTu / (h in 2 o R 4 ))

    Пример - тепловое излучение от поверхности Солнца

    Если температура поверхности Солнца составляет 5800 К и если мы предположим, что Солнце можно рассматривать как черное тело, энергия излучения на единицу площади может быть выражена изменением (1) на

    q / A = σ T 4

    = ( 5. 6703 10 -8 Вт / м 2 K 4 ) (5800 K) 4

    = 6,42 10 7 (Вт / м 2 )

    Серые тела и излучение Коэффициенты

    Для объектов, отличных от идеальных черных тел («серых тел»), закон Стефана-Больцмана можно выразить как

    q = ε σ T 4 A (2)

    , где

    ε = коэффициент излучения объекта (один - 1 - для черного тела)

    Для серого тела падающее излучение (также называемое излучением) частично отражается, поглощается или проходит.

    Коэффициент излучения находится в диапазоне 0 < ε <1, в зависимости от типа материала и температуры поверхности.

    Чистая скорость радиационных потерь

    Если горячий объект излучает энергию в более холодное окружение, чистая радиационная скорость потерь тепла может быть выражена как

    q = ε σ (T h 4 - T c 4 ) A h (3)

    где

    T h = абсолютная температура горячего тела (K)

    3 3 3 3 = абсолютная температура холодного окружения (K)

    A h = площадь горячего объекта (м 2 )

    Потери тепла от нагретой поверхности в неотапливаемую среду со средними лучистыми температурами указаны в таблице ниже.

    Калькулятор радиационной теплопередачи

    Этот калькулятор основан на уравнении (3) и может использоваться для расчета теплового излучения от теплого объекта в более холодное окружение.

    Обратите внимание, что температура на входе указывается в градусах Цельсия.

    ε - коэффициент излучения

    t h - горячая температура объекта ( o C)

    t c - холодная температура окружающей среды ( o C)

  • A - площадь объекта (м 2 )

    Закон косинуса Ламберта

    Теплоотдача от поверхности под углом β может быть выражена с помощью закона косинуса Ламберта как

    q β = q cos β (4)

    где

    q β = тепловыделение под углом β

    q = тепловыделение от поверхности

    β = угол

    тепла | 7 класс, тепло, наука

    Вопрос 1 Как шерстяная одежда согревает нас в холодные зимние дни?

    Вопрос 2 Почему ношение большего количества слоев одежды зимой согревает нас, чем использование всего лишь одного толстого предмета одежды?

    Вопрос 3 Объясните, как вода в химическом стакане нагревается, когда горелка находится под ним?

    Вопрос 4 Объясните, как воздух в комнате нагревается, когда включается обогреватель, установленный на полу в углу комнаты?

    Вопрос 5 Объясните, как дует морской и наземный бриз в прибрежных районах?

    Вопрос 6 Почему люди предпочитают летом носить белую одежду?

    Вопрос 7 Почему зимой лучше носить темную одежду?

    Вопрос 8 Почему ящик солнечной плиты изнутри окрашен в черный цвет?

    Вопрос 9 В местах с жарким климатом рекомендуется красить наружные стены домов в белый цвет? Объясните?

    Вопрос 10 Что подразумевается под конвекцией? Объясните на примере?

    Вопрос 11 Определить радиацию? Что такое инфракрасное излучение?

    Вопрос 12 Почему солнечное тепло не достигает Земли за счет теплопроводности или конвекции?

    Вопрос 13 Каковы хорошие проводники тепла? Привести примеры?

    Вопрос 14 Что такое плохие проводники тепла? привести примеры?

    Вопрос 15 Почему сковорода металлическая, а ручка сделана из пластика или дерева?

    Вопрос 16 Дайте определение термину «проводимость»?

    Вопрос 17 Назовите три пути, по которым может течь тепло?

    Вопрос 18 Почему сковороды из нержавеющей стали имеют медное дно?

    Вопрос 19 Дайте определение термину «конвекционные токи»?

    ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА

    Перенос тепла от одной части объекта к другой или от одного объекта к другому называется передачей тепла .

    Например:

    1) Если мы окунем стальную ложку в чашку горячего чая, мы обнаружим, что температура ложки повышается, и она становится горячей. Часть тепла, содержащегося в горячем чае, передается помещенной в него ложке. Тепло переходит от горячего чая к холодной ложке.

    2) Посуда нагревается, когда ее ставят на пламя газовой горелки печи. Это происходит потому, что тепло от горячего пламени передается на холодную посуду. А когда из газовой горелки вынимается горячая посуда, она медленно остывает.

    Тепло течет от горячего объекта к холодному. Тепло передается от объекта с более высокой температурой к другому объекту с более низкой температурой. Поток тепла (или передача тепла) прекращается, когда два объекта достигают одинаковой температуры.

    Например: Если железный шар, имеющий температуру 40 ° C, уронить в ведро, содержащее воду с такой же температурой 40 ° C, то тепло не будет течь ни от железного шара к воде, ни от воды к железному шарику (потому что и железный шар, и вода имеют одинаковую температуру 40 ° C).

    Тепло может передаваться от горячего объекта к холодному тремя различными способами:

    (1) за счет теплопроводности
    (2) за счет конвекции и
    (3) за счет излучения

    В твердых телах тепло передается за счет теплопроводности. В жидкостях и газах тепло передается за счет конвекции. А в пустом пространстве или вакууме (где нет такой среды, как твердое тело, жидкость или газ) тепло передается за счет излучения.

    Проводимость

    Если мы нагреем один конец металлической ложки, держа ее над газовой горелкой, мы обнаружим, что ее другой конец тоже через некоторое время станет горячим.Тепло передается от горячего конца металлической ложки к ее холодному концу.

    Передача тепла от горячей части материала к его более холодной части (без движения материала в целом) называется проводимостью .

    Передача тепла за счет теплопроводности происходит внутри одного и того же объекта.

    Если мы приведем горячий конец ложки в контакт с холодным концом другой ложки, касаясь их друг с другом, мы обнаружим, что часть тепла горячей ложки передается холодной ложке, из-за чего холодная ложка также становится несколько горячим.

    Проводимость - это передача тепла от более горячей части материала к его более холодной части без движения материала в целом.

    Примеры теплопроводности из повседневной жизни.

    1) Холодная металлическая ложка, опущенная в чашку горячего чая, нагревается за счет теплопроводности.

    2) Сковорода, стоящая на газовой плите, передает тепло газовой горелки через металлическое дно за счет теплопроводности.

    Действие для отображения теплопроводности

    Берем плоский алюминиевый стержень и с помощью воска закрепляем на нем маленькие железные гвозди.Этот стержень вместе с железными гвоздями прикреплен к подставке. Нагреем свободный конец (левый конец) алюминиевого стержня, удерживая под ним горелку. Мы увидим, что железные гвозди, прикрепленные к алюминиевому стержню с воском, один за другим начнут опускаться. Гвоздь, ближайший к нагретому концу стержня, падает первым. А потом падают следующие. Но гвоздь, прикрепленный к зажатому концу стержня, падает в последнюю очередь.

    Горелка расположена под левым концом алюминиевого стержня. Итак, сначала нагревается левый конец алюминиевого стержня.Теперь левый конец алюминиевого стержня горячий, а правый конец стержня холодный. Таким образом, теперь тепло передается от более горячего левого конца алюминиевого стержня к его более холодному правому концу. По мере того, как тепло перемещается от левой стороны к правой стороне по алюминиевому стержню, он плавит воск

    , который держит гвозди. Из-за этого ногти один за другим выпадают. Тепло передается от горячего конца алюминиевого стержня к его более холодному концу за счет теплопроводности.

    В твердых телах частицы плотно упакованы.Во время проводимости тепло передается от частицы к частице посредством возвратно-поступательных колебаний частиц (вызванных тепловой энергией). Частицы твердого тела остаются на своих фиксированных позициях. Фактического движения частиц твердого вещества от более горячего конца к более холодному при прохождении через него тепла не происходит.

    Хорошие проводники тепла и плохие проводники тепла

    По теплопроводности все материалы делятся на две группы:

    1. Хорошие проводники тепла и
    2. Плохие проводники тепла.

    Хорошими проводниками тепла называют проводников тепла.
    Плохие проводники тепла также называются изоляторами (тепла).

    Деятельность

    Берем стакан и наполовину наполняем его горячей водой. Возьмем две ложки, одну из металла (например, из стали), а другую из пластика. Поместите металлическую ложку и пластиковую ложку в

    .

    стакан с горячей водой. Примерно через две минуты мы касаемся руками верхних концов обеих ложек по очереди.Мы обнаружим, что верхний конец металлической ложки довольно горячий, но верхний конец пластиковой ложки не нагревается. Это происходит потому, что тепло от горячей воды легко проходит через металлическую ложку и достигает ее другого конца. Но тепло не проходит через пластиковую ложку, из-за чего другой ее конец остается почти холодным. Это упражнение говорит нам о том, что металлическая ложка является хорошим проводником тепла, тогда как пластиковая ложка плохо проводит тепло. Пластик - изолятор тепла.

    Материалы, которые позволяют теплу легко проходить через них, называются хорошими проводниками тепла. Все металлы хорошо проводят тепло. Например: все металлы, такие как серебро, медь, алюминий, железо и ртуть, хорошо проводят тепло.

    Металлическое серебро - лучший проводник тепла. Медь - один из лучших проводников тепла. Алюминий также является очень хорошим проводником тепла. Металлические сплавы (например, латунь, сталь и нержавеющая сталь) также хорошо проводят тепло.

    Медь намного лучше проводит тепло, чем нержавеющая сталь. Все предметы из металлов и металлических сплавов также хорошо проводят тепло. Поскольку металлы и их сплавы являются хорошими проводниками тепла, поэтому, если один конец предмета из металла (или металлического сплава) нагревается, его другой конец становится горячим очень быстро.

    Материалы, которые не позволяют теплу легко проходить через них, называются плохими проводниками тепла . Материалы, плохо проводящие тепло, называются изоляторами .

    Примеры плохих проводников тепла (или изоляторов тепла): пластик, бумага, ткань, кожа, хлопок, шерсть, термоколь, резина, асбест, глина, кирпич, пробка, тростник, бамбуковая соломка, опилки, стекло, стеклопластик, вода и воздух.

    Вода плохо проводит тепло, а воздух - очень плохо. Воздух - очень хороший изолятор тепла. Материалы, задерживающие воздух (например, хлопок, шерсть, мех, перья, стекловолокно и пенопласт), очень плохо проводят тепло.

    Материалы, содержащие воздух, являются отличными изоляторами тепла . Если один конец предмета из изоляционного материала нагревается, то другой его конец не нагревается: он либо остается почти холодным, либо становится немного горячим.

    Использование хороших проводников и плохих проводников тепла

    Хорошие проводники используются для быстрого отвода тепла туда, где оно необходимо. Изоляторы используются для предотвращения попадания тепла туда, где оно нежелательно.

    Кухонная утварь изготовлена ​​из металлов (или металлических сплавов) . Это связано с тем, что металлы (и металлические сплавы) являются хорошими проводниками тепла, которые быстро передают тепло от газовой плиты еде, помещенной внутри посуды.

    Посуда снабжена ручками из пластика (или дерева) .Это потому, что пластик (или дерево) плохо проводит тепло. Пластиковая (или деревянная) ручка предотвращает попадание тепла от горячей посуды к нам в руку, так что мы можем безопасно снять горячую посуду с ее ручки.

    Например: Сковорода изготовлена ​​из металлического алюминия или нержавеющей стали , потому что металлический алюминий и нержавеющая сталь являются хорошими проводниками тепла, которые быстро отводят тепло от газовой горелки печи через свое дно к находящейся внутри пище.

    Некоторые сковороды из нержавеющей стали имеют медное дно. Металлическая медь намного лучше проводит тепло, чем нержавеющая сталь (благодаря чему она может гораздо быстрее передавать тепло горелки газовой плиты хранящейся внутри пище).

    Металлическая ртуть используется при изготовлении термометров, поскольку она хорошо проводит тепло . Ручка паяльника сделана из дерева (или пластика), потому что дерево (или пластик) плохо проводит тепло. Деревянная (или пластиковая) ручка не проводит тепло горячего паяльника к нашей руке, поэтому мы можем надежно удерживайте горячий паяльник за ручку.

    Электрический утюг также снабжен пластиковой ручкой , поэтому, когда электрический утюг нагревается, его пластиковая ручка (которая плохо проводит тепло) остается холодной, и ее можно безопасно держать в руке.

    Коврики для стола обычно изготавливаются из плохих проводников (или изоляторов), таких как пластик или пробка, чтобы защитить столешницы от горячих блюд.

    Почему мы носим шерстяную одежду зимой?

    Шерстяная одежда согревает нас в холодные зимние дни.Шерсть - плохой проводник тепла, из-за чего шерстяная одежда останавливает поток тепла от нашего теплого тела к холодной окружающей среде. Между волокнами шерстяной одежды остается воздух. Воздух - очень плохой проводник тепла. Таким образом, воздух, заключенный в волокнах шерстяной одежды, также останавливает поток тепла от нашего теплого тела к холодному окружению. Так как наше тело не теряет тепло, зимой мы чувствуем тепло в шерстяной одежде.

    Лучше два тонких шерстяных одеяла, соединенных вместе .Это связано с тем, что между двумя соединенными вместе тонкими шерстяными одеялами будет образовываться прослойка воздуха. И этот дополнительный слой захваченного воздуха (являющийся очень плохим проводником тепла) не позволит теплу нашего тела более эффективно уходить в холодный воздух и, следовательно, будет сохранять нам тепло. Одинарное толстое шерстяное одеяло не содержит этого дополнительного слоя воздуха. Ношение большего количества слоев одежды согревает нас зимой, чем использование всего лишь одного толстого предмета одежды. Это связано с тем, что большее количество слоев одежды задерживает в себе больше воздуха, а воздух, являясь очень плохим проводником тепла, не позволяет теплу нашего тела уйти в холодную среду.

    Перья птиц согревают их в холодную погоду за счет задержанного в них воздуха . Воздух, являясь плохим проводником тепла, предотвращает утечку тепла тела птиц в холодную среду и, следовательно, сохраняет птицам тепло в холодную погоду. Животные с мехом (например, белый медведь) согреваются в холодную погоду, потому что их мех задерживает много воздуха.

    Теперь можно строить дома (и другие здания) таким образом, чтобы на них не сильно влияла жара или холод снаружи.Это можно сделать, возведя внешние стены домов (или других зданий) из пустотелого кирпича (в котором содержится воздух). Так как пустотелые кирпичи содержат очень плохой проводник тепла «воздух», заключенный в них, стены из пустотелых кирпичей не пропускают наружное тепло летом и не позволяют теплу выходить зимой. Это позволит сэкономить много электроэнергии, а также других видов топлива.

    В зимний период металлический предмет, хранящийся в комнате, кажется очень холодным на ощупь, а деревянный предмет в той же комнате становится теплее на ощупь.

    Причина : Металлический предмет является хорошим проводником тепла. Итак, когда мы касаемся металлического предмета, он быстро отводит тепло от нашей руки. И от потери тепла наша рука становится холодной. С другой стороны, деревянный предмет (являющийся плохим проводником тепла) не позволяет теплу нашей руки уйти и, следовательно, кажется более теплым на ощупь.

    Конвекция

    Конвекция - это передача тепла от более горячих частей жидкости (или газа) к более холодным частям за счет движения самой жидкости (или газа).Передача тепла путем конвекции может происходить только в жидкостях и газах, поскольку частицы в жидкостях и газах могут свободно перемещаться.

    При конвекции частицы жидкости (или газа) фактически перемещаются из более горячих областей в более холодные для передачи тепла. Передача тепла путем конвекции не может происходить в твердых телах, потому что частицы в твердых телах закреплены в каком-то месте и, следовательно, не могут свободно перемещаться.

    Передача тепла путем конвекции также не может происходить в пустом пространстве (так называемом вакууме), потому что в пустом пространстве нет частиц любого вида, которые могли бы двигаться и передавать тепло.

    Конвекция в воде

    Вода передает тепло путем конвекции. Чтобы нагреть воду, мы держим сосуд с водой над газовой горелкой. Хотя горелка находится на дне сосуда, но она все же нагревает всю воду в сосуде.

    Причина

    Когда стакан с водой ставится над горелкой, вода на дне стакана (около пламени) нагревается, расширяется и становится светлее. Эта горячая вода (будучи легче) поднимается вверх и уносит с собой тепло.Холодная вода сверху (будучи более плотной) опускается вниз, заменяя поднимающуюся горячую воду. Затем эта холодная вода нагревается горелкой и также поднимается вверх, неся тепло вверх. И еще раковины с холодной водой

    вниз. Этот процесс подъема горячей воды вверх и опускания холодной воды происходит снова и снова, благодаря чему вся вода в стакане нагревается равномерно.

    Циркуляционные движения воды в стакане, в которых горячая вода поднимается, а холодная опускается снова и снова, называются конвекционными потоками . Эти конвекционные потоки быстро передают тепло от воды на дне стакана к его верху.

    Активность: Конвекционный ток при нагревании воды

    Берем круглодонную колбу и наполовину наполняем ее водой. На дно колбы с водой осторожно опускаем небольшой кристалл перманганата калия. Это

    Кристалл перманганата калия

    медленно растворяется и образует вокруг себя раствор пурпурного цвета.Нагрейте воду на дне колбы, поставив под нее горелку, и соблюдайте правила

    .

    движения этой горячей воды (которая была окрашена в фиолетовый цвет из-за растворенных кристаллов перманганата калия). Мы увидим, как фиолетовые полосы горячей воды поднимаются со дна колбы на поверхность воды, а затем опускаются вниз возле стенок колбы. Эти полосы пурпурного цвета, видимые в воде в колбе (которая нагревается снизу), показывают конвекционные потоки, происходящие в воде в колбе, которые передают тепло снизу вверх.

    Нагревательный элемент электрического чайника (используется для кипячения воды для приготовления чая) также закреплен на дне чайника. Если вода, взятая в сосуд, нагревается горелкой вверху, то горячая вода (будучи более легкой) остается наверху сосуда. Поскольку горячая вода сверху не может опускаться вниз к дну сосуда, вода на дне такого сосуда (которая нагревается наверху) останется холодной.

    Конвекция в воздухе

    Воздух - очень плохой проводник тепла.Он передает тепло от более горячих частей к более холодным в процессе конвекции (перемещаясь самостоятельно).

    Чтобы обогревал воздух в комнате зимой, мы устанавливаем обогреватель на полу (обычно в углу комнаты). Хотя обогреватель размещается на полу в нижней части комнаты, но он все равно нагревает все воздух в комнате. Когда воздух нагревается обогревателем в одной части комнаты, он передает тепло путем конвекции.

    При включении обогревателя, который стоит на полу в комнате, воздух возле обогревателя нагревается, расширяется и становится светлее.Этот горячий воздух (будучи более легким) поднимается над верхней частью нагревателя и уносит с собой тепло. Холодный воздух сверху (будучи более плотным) опускается вниз к нижней части нагревателя, заменяя горячий поднимающийся воздух. Этот холодный воздух также нагревается нагревателем и поднимается вверх, неся тепло вверх. И еще холодный воздух

    опускается вниз к нагревателю. Этот процесс подъема горячего воздуха вверх и опускания холодного воздуха происходит снова и снова, в результате чего весь воздух в комнате получает

    равномерно нагревается через некоторое время.Комнатный обогреватель нагревает весь воздух в комнате, создавая в воздухе конвекционные потоки.

    Дует морской бриз и морской бриз

    Слабый ветер называется бриз . Люди, живущие в прибрежных районах (прибрежные районы), испытывают интересное явление, называемое морской бриз и наземный бриз , которые основаны на передаче тепла в воздухе конвекционными потоками.

    Причина

    Днем, когда светит солнце, твердая земля нагревается до более высокой температуры намного быстрее, чем жидкая морская вода.Горячий воздух над сушей поднимается вверх, а более прохладный воздух над морем движется к суше в виде прохладного бриза.

    Ветер, дующий с моря на сушу, называется морской бриз . Прохладный морской бриз дует только днем, когда на суше жарче, чем на море. Для того, чтобы днем ​​дуть прохладным морским бризом, в прибрежных домах окна выходят на море.

    Ночью горячая земля остывает намного быстрее, чем теплая морская вода.Благодаря этому земля очень быстро охлаждается, но морская вода остается теплой гораздо дольше. Итак, ночью горячий воздух над теплым морем поднимается вверх, а более прохладный воздух с суши дует в сторону моря в виде бриза (чтобы занять место поднимающегося горячего воздуха) (см. Рисунок 16). Ветерок, дующий с суши в сторону моря, называется сухопутным бризом. Сухой бриз дует только ночью, когда морская вода горячее суши.

    Излучение

    Когда мы включаем электрическую лампочку, она нагревается и излучает тепло и свет.Теперь, если мы держим руку на небольшом расстоянии от светящейся лампочки, мы можем почувствовать ее тепло на руке. Это означает, что горячая светящаяся лампочка передает часть своего тепла нашей руке, которая находится под ней.

    Горячая электрическая лампочка не может передавать тепло в нашу руку за счет теплопроводности, потому что воздух плохо проводит тепло. Горячая лампочка также не может передавать свое тепло нашей руке путем конвекции, потому что конвекционные потоки воздуха всегда переносят тепло в восходящем направлении (но наша рука находится под лампой).

    Горячая электрическая лампочка передает свое тепло нашей руке, которая находится под ней, посредством процесса, называемого излучением .

    Все горячие предметы могут передавать тепло излучением.

    Причина

    Каждый горячий объект испускает (испускает) невидимые тепловые лучи во всех направлениях. Эти тепловые лучи переносят тепловую энергию. Когда эти тепловые лучи падают на холодный объект, холодный объект получает тепловую энергию и нагревается. Таким образом, тепловая энергия передается от горячего объекта к холодному с помощью

    средства тепловых лучей.Метод передачи тепловой энергии тепловыми лучами называется излучением. Тепло может передаваться от горячего тела к холодному телу с помощью излучения, даже если между ними нет материальной среды (например, твердой, жидкой или как бы).

    Излучение - это передача тепловой энергии от горячего тела к холодному телу с помощью тепловых лучей без какой-либо материальной среды между ними.

    Пример излучения - передача тепловой энергии Солнца Земле. Когда мы выходим на солнечный свет, нам становится жарко.Это означает, что солнечное тепло передается нам, и нам становится жарко.

    Тепло от Солнца достигает Земли

    Солнце находится очень далеко от Земли, и между Солнцем и Землей есть в основном пустое пространство (вакуум). Тепло от Солнца не может достигать Земли посредством теплопроводности или конвекции, потому что для обоих этих процессов требуется материальная среда (например, твердое тело, жидкость или газ) для передачи тепла, они не могут происходить в пустом пространстве (или вакууме).Тепло от солнца достигает Земли в процессе излучения.

    Солнце - очень горячий объект. Солнце испускает тепловое излучение (или тепловые лучи) во всех направлениях. Эти тепловые излучения проходят через вакуум между Солнцем и Землей с очень высокой скоростью и достигают нас на Земле. Когда солнечное излучение падает на землю и ее объекты, они получают тепловую энергию и, следовательно, нагреваются.

    Невидимые тепловые лучи, передающие тепло посредством излучения, называются инфракрасными лучами.

    В нашей повседневной жизни мы часто сталкиваемся с ситуациями, когда тепло передается радиацией через среду, называемую воздух.

    1) Когда мы стоим рядом с горящим огнем, мы чувствуем жар огня, падающий на наше лицо. Тепло передается от огня к нашему лицу в процессе излучения.

    2) Когда мы сидим перед обогревателем, мы получаем тепло непосредственно за счет излучения.

    3) Горячая посуда, стоящая вдали от пламени, охлаждается, передавая свое тепло в окружающую среду посредством излучения.

    4) В зависимости от температуры окружающей среды, наше тело тоже отдает тепло окружающей среде или получает тепло из окружающей среды посредством излучения.

    Поглотители теплового излучения

    Количество тепла, которое объект может поглотить за счет излучения, зависит от цвета объекта. Объекты темного цвета поглощают больше теплового излучения, чем предметы светлого цвета.

    Деятельность

    Берем окрашенную в черный цвет жестяную банку и белую жестяную банку такого же размера и размещаем их отдельно.Налейте равное количество воды в жестяные банки и зафиксируйте термометры. Записывают начальную температуру воды в обеих жестяных банках. Ставим обе жестяные банки на яркий солнечный свет на один час. Тепловое излучение солнца будет падать одинаково на обе жестяные банки. Через час мы снова записываем температуру воды в обеих жестяных банках. Мы обнаружим, что вода в черной жестяной банке имеет более высокую температуру, чем в белой жестяной банке.

    Поскольку температура воды в черной жестяной банке выше, это показывает, что жестяная банка черного цвета поглотила больше солнечного тепла, а более низкая температура воды в белой жестяной банке показывает, что жестяная банка белого цвета поглощает меньше тепла от солнце.

    Черный объект поглощает больше теплового излучения, чем белый объект. Поскольку черный объект является хорошим поглотителем теплового излучения , это также означает, что черный объект является плохим отражателем теплового излучения.

    Поскольку белый объект является плохим поглотителем теплового излучения, это означает, что белый объект является хорошим отражателем теплового излучения.

    Излучатели теплового излучения

    Количество тепла, которое горячий объект может излучать (отдавать) за счет излучения, также зависит от цвета объекта.Горячие предметы темного цвета излучают больше теплового излучения, чем горячие предметы светлого цвета.

    Объекты темного цвета лучше излучают тепло, чем предметы, имеющие светлый цвет на своей поверхности.

    Деятельность

    Берем черную жестяную банку и белую жестяную банку такого же размера. Эти жестяные банки ставят отдельно на деревянные бруски и хранят в тени в помещении. Обе жестяные банки наполнены одной и той же горячей водой. Отметим начальные температуры горячей воды в обеих жестяных банках.Их начальные температуры точно равны.

    Дайте обеим жестяным банкам постоять десять минут. Через десять минут снова обратите внимание на температуру воды в обеих жестяных банках. Мы обнаружим, что вода в черной жестяной банке имеет более низкую температуру, чем вода в белой жестяной банке.

    Это означает, что жестяная банка черного цвета теряет тепло быстрее, чем жестяная банка белого цвета. Таким образом, черный объект является лучшим излучателем тепла. С другой стороны, более высокая температура воды в белой жестяной банке показывает, что белая жестяная банка медленно теряет тепло.Таким образом, белый объект является плохим излучателем тепла.

    Объекты темного цвета лучше поглощают тепло и излучают тепло лучше, чем объекты светлого цвета. Объекты темного цвета плохо отражают тепло, а объекты светлого цвета хорошо отражают тепло.

    Значение цвета предметов в повседневной жизни

    Мы используем предметы темного цвета там, где мы хотим поглощать больше тепла, и предметы светлого цвета, где желательно меньше тепла.

    1) Цвет одежды: Люди предпочитают носить белую одежду (или одежду светлого цвета) в жаркие летние дни, потому что белая одежда (или одежда светлого цвета) меньше поглощает тепло от солнца.Белая одежда (или одежда светлого цвета) отражает большую часть падающих на нее солнечных лучей и сохраняет нам прохладу и комфорт в жаркую погоду.

    В холодные зимние дни люди предпочитают носить одежду темных тонов. Это связано с тем, что одежда темного цвета поглощает больше солнечных лучей и согревает нас зимой.

    2) Цвет домов: Дома в жарких, солнечных странах обычно окрашиваются в белый или светлый цвет снаружи.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *