Сегодня один из моих инструкторов сказал мне, что газы не могут передавать тепло посредством теплопроводности, потому что молекулы находятся далеко друг от друга и поэтому они не могут передавать тепло, фактически процесс диффузии газов передает тепло. Моя идея в этот момент заключалась в том, что хотя молекулы находятся далеко друг от друга, они передают импульс следующим молекулам, и мы можем чувствовать давление и температуру (кинетическую энергию). Но почему не тепло? если мы сожмем газ при очень высоком давлении, когда молекулы будут очень близко друг к другу, начнется передача тепла за счет теплопроводности? может кто-нибудь пролить свет на это?
Вообще газы, состоящие из отдельных атомов, т. е. благородные газы, являются гораздо худшими проводниками тепла, чем молекулярные газы. Причина в том, что если молекула сталкивается с другой молекулой или с горячей стенкой, ее внутренние состояния, обычно колебания, могут возбудиться. Другими словами, они получают немного энергии, и если они затем сталкиваются с другой молекулой или холодной стенкой, эта энергия может быть передана другой молекуле или холодной стене.
Этот механизм не существует для благородных газов, поэтому благородные газы предпочтительно используются для окон с двойным остеклением. В этом случае энергия может передаваться только изменением скорости во время столкновений. Воздух, состоящий из азота и кислорода, ведет себя хуже. В частности, водяной пар во влажном воздухе может ухудшить изоляционные свойства.
В целом, чем сложнее молекулы, тем больше у них колебательных степеней свободы, а значит, тем больше энергии они могут получить. Эта возможность сбора энергии играет важную роль в глобальном нагреве.
Вы можете передать тепло через газ, это только плохой проводник тепла. В газах тепло будет переноситься в основном конвективным теплообменом . Так, например, для воздуха, если вы можете устранить эти конвективные потоки или «зафиксировать воздух на месте», то это практически изолятор. Это на самом деле используется в двойных стеклянных окнах , там они сжимают газ в тонком слое между двумя кусками стекла, чтобы он относился к изоляции тепла.
Первое правило: «Хорошие теплопроводники обычно являются хорошими электрическими проводниками», самым известным исключением является алмаз, который является отличным теплопроводником, но плохим электропроводником.
Скорость теплопередачи газа в первую очередь зависит от теплопроводности (обратно пропорциональной молекулярной массе) и удельной теплоемкости. Таким образом, водород и гелий являются отличными теплоносителями ... но SF6 значительно лучше, чем любой из них, благодаря гораздо более высокой удельной теплоемкости (заниженный рейтинг для перекачки вязкости).
Внезапный нагрев области газа может вызвать ударную волну, которая распространяется на повышение температуры, при этом передний фронт ударной волны со скоростью звука в газе рассматривается как граница или контейнер, а глубина и плотность ударная волна подвергается повышению температуры по закону Бойля . (за которой следует волна пониженного давления меньшей амплитуды, затем еще одна меньшая волна повышенного давления и т. д., насколько позволяет упругость газа.)
Можно увидеть, что в закрытом сосуде, размеры которого намного меньше длины волны скорости звука в этой газовой среде, равновесие достигается довольно быстро, гораздо быстрее, чем только за счет броуновского движения или конвекции.
Однако это менее изученная тема, чем можно было бы ожидать. См. здесь .
Все теплоносители поглощают и отдают свою энергию различными способами в зависимости от их тепловой массы, теплопроводности и удельной теплоемкости. Если ваш профессор считает, что газы нельзя использовать для передачи энергии в виде тепла, нам лучше закрыть мир. В приложениях теплопередачи есть три фактора. Исходные теплоносители, теплообменный барьер и полезные теплоносители. Во всех котлах используется химическая реакция, независимо от того, используется ли ядерная энергия или сжигание, для нагрева газа, который проталкивается и / или протягивается через теплообменник, теплообменный барьер, для нагрева рабочей жидкости, такой как вода (пар) или другие теплоносители. расплавленные соли, термальные жидкости (масла) или газы-теплоносители. проводимость, конвекция, Радиация F=MA Сила как энергия в газах имеет небольшую массу, но их способность к ускорению на порядки выше, чем у жидкостей или твердых тел. Просто сравните их значения удельной теплоемкости и теплопроводности. Теплопередача от горячих смесей выхлопных газов через котельные трубы к воде под давлением обычно составляет довольно низкие 80%, в лучшем случае 90%. Теплопередача от горячих выхлопных смесей через теплообменник к другому газу, пару или мелкодисперсным частицам особенно эффективна и составляет от 90 до 99%.
дядя Эл
Ник
Антониос Сарикас