Если у меня есть устройство, которое нагревается до температуры 2000–3000 F, а другой объект, температура которого составляет 100–200 F, будет ли более горячий объект передаваться быстрее, поскольку другой объект холоднее, и поскольку тепло передается в более холодные места. Или будет ли теплопередача с той же скоростью?
Короткий ответ:
Чем больше разница температур, тем выше скорость передачи тепла.
Более подробный ответ, основанный на Википедии «Тепло и температура».
Тепло передается одним или несколькими из трех процессов.
Кондукция, примером которой является физический контакт объектов.
Конвекция, при которой тепло передается через среду, такую как воздух, поэтому это более медленный и гораздо менее эффективный процесс.
Излучение, благодаря которому солнечное тепло попадает к нам через космический вакуум.
Направление теплопередачи — от области с высокой температурой к области с более низкой температурой и регулируется вторым законом термодинамики. Теплопередача изменяет внутреннюю энергию систем, от которых и к которым передается энергия. Теплопередача будет происходить в направлении, увеличивающем энтропию совокупности систем.
Одним из усложнений процесса теплопередачи является закон охлаждения Ньютона, хотя он не применяется ко всем трем методам теплопередачи, описанным выше:
Закон охлаждения Ньютона гласит, что скорость потери тепла телом пропорциональна разнице температур между телом и окружающей его средой. Таким образом, это эквивалентно утверждению, что коэффициент теплопередачи, который является посредником между потерями тепла и разностью температур, является константой. Это условие в общем верно для теплопроводности (там, где оно гарантируется законом Фурье), но часто лишь приблизительно верно в условиях конвективного теплообмена, где ряд физических процессов делает эффективные коэффициенты теплоотдачи несколько зависимыми от температурных перепадов. Наконец, в случае переноса тепла тепловым излучением закон охлаждения Ньютона неверен.
Количество тепла, покидающего горячий объект, будет равно количеству тепла, полученному более холодным объектом (при условии, что поблизости нет ничего, что могло бы принять часть тепла). Скорость (в Вт), с которой тепло передается от более горячего объекта к более холодному , увеличивается с разницей температур между объектами.
Закон теплопроводности, также известный как закон Фурье, гласит, что скорость передачи тепла через материал во времени пропорциональна отрицательному градиенту температуры.
Чем больше разница температур, тем больше скорость изменения температуры. Верно и обратное.
Один из ключей, который следует помнить, заключается в том, что абсолютный закон относится к двум веществам, каждое из которых находится в непосредственном контакте друг с другом и не оказывает сопротивления потоку тепла внутри них. На практике таких веществ не существует; все вещества оказывают сопротивление потоку тепла. В случае радиатора, например, существует температурный градиент во внутренней жидкости, в металле, отделяющем жидкость от охлаждающего воздуха, и в воздухе, контактирующем с металлом; таким образом, два вещества, обменивающиеся теплом, не находятся в прямом контакте. Теплота, отводимая от жидкости, создает внутренний градиент, потому что потоку тепла внутри жидкости есть сопротивление — так же, как и в воздухе, осуществляющем охлаждение, в то время как металл, разделяющий жидкости, также имеет градиент поперек своего сечения. площадь сечения.
Скорость теплопередачи между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между двумя поверхностями.
Хару Фуджимура