Reja: Issiqlik o’tkazuvchanlik, konvektsiya, nurlanish, issiqlik oqimi haqida umumiy ma`lumotlar

Mavzu: Majburiy konveksiya

Reja:
1.Issiqlik o’tkazuvchanlik, o’tkazuvchanlik, konvektsiya, nurlanish, issiqlik oqimi haqida umumiy ma`lumotlar

2.Konveksiya va uning turlari
3.Majburiy konveksiya

Issiqlik bir ob'ektdan ikkinchisiga yoki jismning bir qismidan ikkinchisiga o'tishi mumkin bo'lgan energiya shaklidir. Bu modda ichidagi atomlar va molekulalarning tasodifiy harakati natijasidir. Issiqlik va uning xususiyatlarini tushunish turli sohalarda, jumladan fizika, muhandislik va kundalik hayotda juda muhimdir. Issiqlik haqida koʻproq maʼlumotga ega boʻlish uchun baʼzi asosiy jihatlar:

1. Harorat: Harorat moddadagi zarrachalarning oʻrtacha kinetik energiyasining oʻlchovidir. U issiqlik oqimining yoʻnalishini aniqlaydi, chunki issiqlik tabiiy ravishda yuqori haroratli hududdan pastroq haroratli hududga issiqlik muvozanatiga erishilgunga qadar oqadi.
2. Issiqlik uzatish mexanizmlari: Issiqlik uchta asosiy mexanizm orqali uzatilishi mumkin: o'tkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya. O'tkazuvchanlik - bu qattiq jismdagi zarralar o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqa orqali issiqlikni uzatish. Konveksiya suyuqliklar (suyuqliklar yoki gazlar) harakati orqali issiqlik uzatishni o'z ichiga oladi. Radiatsiya issiqlikning elektromagnit to‘lqinlar orqali uzatilishi bo‘lib, ular vakuum orqali o‘tishi mumkin.
3. Maxsus issiqlik sig'imi: O'ziga xos issiqlik sig'imi - bu moddaning haroratini ma'lum miqdorda oshirish uchun zarur bo'lgan issiqlik energiyasi miqdori. Turli moddalarning o‘ziga xos issiqlik sig‘imlari har xil bo‘ladi, ya’ni ular bir xil harorat o‘zgarishiga erishish uchun har xil miqdorda issiqlik talab qiladi.
4. Qattiq jismlarda issiqlik almashinuvi: qattiq jismlarda issiqlik asosan o'tkazuvchanlik yo'li bilan uzatiladi. Metall kabi yaxshi o'tkazgichlar issiqlikning oson oqishiga imkon beradi, yog'och yoki kauchuk kabi izolyatorlar esa issiqlik o'tkazuvchanligiga to'sqinlik qiladi.
5. Suyuqliklarda issiqlik almashinuvi: Suyuqliklarda (suyuqliklar va gazlar) issiqlik almashinuvi konveksiya orqali sodir bo'ladi. Konvektsiya oqimlari qizdirilgan suyuqlik ko'tarilganda va sovuqroq suyuqlik cho'kib ketganda hosil bo'lib, issiqlik uzatuvchi uzluksiz oqimni o'rnatadi.
6. Kundalik hayotda issiqlik almashinuvi: Issiqlik ko'plab kundalik vaziyatlarda hal qiluvchi rol o'ynaydi. U pishirishda ishtirok etadi, bu erda issiqlik issiqlik manbasidan oziq-ovqatga o'tkazuvchanlik yoki konveksiya orqali o'tadi. Shuningdek, u binolarda qulay haroratni saqlab turish uchun issiqlik uzatiladigan isitish va sovutish tizimlarida ham zarur.
7. Issiqlik va energiya samaradorligi: issiqlik uzatishni tushunish energiya samaradorligini oshirish uchun zarur. Issiqlik yo'qotilishini minimallashtirish yoki issiqlik uzatish mexanizmlarini optimallashtirish orqali energiya sarfini izolyatsiya, HVAC tizimlari va sanoat jarayonlari kabi turli ilovalarda kamaytirish mumkin.
8. Termodinamika: Issiqlik termodinamikaning asosiy tushunchasi boʻlib, energiya konvertatsiyasi va tizimlarning harakatini oʻrganadi. Termodinamika qonunlari issiqlik uzatishni boshqaradi va energiyani tejash va energiyani aylantirish jarayonlarining samaradorligi haqida tushuncha beradi.
Ushbu mavzularni oʻrganish issiqlik va uning qoʻllanilishi haqida chuqurroq tushunchaga ega boʻlib, uning turli sohalardagi ahamiyatini tushunish imkonini beradi.
Issiqlik haqidagi maʼlumotlar juda qadimdan maʼlum. Qadim zamonlarda Issiqlik ni jismlarning har xil holatiga bog'liq bo'lgan qandaydir asos, negiz deb qaralgan. 16-asr gacha jismlarning qizish darajasi sezgi organlari yordamida aniqlangan. 16-asr da G.
Galiley birinchi marta termometr yasab, jismlarning qizish darajasini (temperaturani) aniqlagan. 17-asr dan boshlab, Issiqlik holatini materiya tarkibidagi zarralar harakatiga bog'lab tushuntira boshlangan (F. Bekon va R. Dekart). 18-asr birinchi yarmida D. Bernulli, M. F. Volter bu taʼlimotni yana ham rivojlantirdi. 18-asr da metallurgiya va bug' kuchiga asoslangan texnika juda taraqqiy qildi. Bu esa Issiqlik hodisalarini yana ham anikroq tekshirishni talab etdi. Ayniqsa, temperatura (termometriya) ni, Issiqlik miqdorini o'lchash (kalorimetriya) usullari taraq-qiy qildi. 18-asr o'rtalarida M. V. Lomonosov berk idishda moddalarning ku-yishini tajribada tekshirib, moleku-lyar-issiqlik nazariyasini kashf etdi. Nemis tabiatshunosi Yu. R. Mayer is-siklik va mexanik ishning ekvivalentligini asoslaganidan keyin (1850—60) J. Jdulʼ va fransuz olimi Girni tomonidan molekulyarkinetik nazariya qayta tiklandi va R. Klauzius hamda J. Maksvell tomonidan rivojlantirildi.
Bu nazariyaga asosan Issiqlik jismlar tarkibidagi atom va moleku-lalarning betartib qarakatiga bogʻliq. Jismning temperaturasi koʻtarilsa, tarkibidagi molekula yoki atomlarning betartib harakati tezlashadi. Agar har xil trali ikki sistema birbiriga yaqinlashtirilsa (Issiqlik kontaktiga keltiril-sa), ularning ichki energiyasi o'zgaradi; ikki sistemada makroskopik (ko'zga ko'rinadigan) ish bajarilmasdan Issiqlik almashinadi. Sistema makroskopik ish bajarmasdan tashqi muhit bilan Issiqlik almashganda tashqi muhitning ichki energiyasi oʻzgarishi sistema olgan Issiqlik deyiladi va bu Issiqlik sistemaning Issiqlik harakati miqdori ortishiga olib keladi. Issiqlik almashishda makroskopik ish bajarilma-sada, mikroskopik (ko'zga ko'rinmaydigan) ishlar bajariladi, yaʼni tashqi muhit molekulalari, atomlari mole-kulyar kuchlar bilan sistemaning molekulalari va atomlariga taʼsir qilib ish bajaradi. Masalan, jism bilan qizdirilgan gaz Issiqlik kontaktiga keltirilganda gazdan jismga energiyaning o'tishi gaz molekulalarining jism molekulalari bilan bevosita to'qnashishi (mikroskopik ish bajarishi) orqali sodir bo'ladi.
Turli materiallarda issiqlik uzatish mexanizmlari quyidagilardan iborat:
1. Gaz: Gazlarda issiqlik almashinuvi asosan konveksiya orqali sodir bo'ladi. Bu gaz molekulalarining harakati orqali issiqlik uzatiladigan jarayon. Gaz qizdirilganda uning molekulalari energiya oladi va tezroq harakatlanadi, bu esa gazning kengayishiga va kamroq zichligiga olib keladi. Bu issiq gaz ko‘tariladi va uning o‘rnini atrofdagi sovuqroq gaz egallab, issiqlikni uzatuvchi konvektiv oqim hosil qiladi.
2. Suyuqlik: Suyuqliklarda issiqlik uzatish ham konveksiya orqali sodir bo'ladi. Suyuqlik qizdirilganda uning molekulalari energiya oladi va tezroq harakatlanadi, bu esa ularning zichligi kamroq va ko'tarilishiga olib keladi. Atrofdagi sovuq suyuqlik ko‘tarilayotgan issiq suyuqlik o‘rnini egallaydi va issiqlik uzatuvchi konveksiya oqimlarini hosil qiladi.
3. Metal: Metallarda issiqlik almashinuvi uchta mexanizm orqali sodir bo'lishi mumkin: o'tkazuvchanlik, konveksiya va nurlanish. O'tkazuvchanlik asosiy mexanizm bo'lib, issiqlik metall ichidagi to'g'ridan-to'g'ri molekulyar to'qnashuvlar orqali uzatiladi. Metalllar atom tuzilishidagi elektronlarning erkin harakati tufayli yaxshi issiqlik o'tkazgichlari hisoblanadi. Konveksiya metall atrofida suyuqlik (suyuqlik yoki gaz) mavjud bo'lganda ham sodir bo'lishi mumkin va issiqlik suyuqlik harakati orqali uzatiladi. Radiatsiya elektromagnit to'lqinlar orqali issiqlik uzatiladigan yana bir mexanizmdir, lekin u o'tkazuvchanlik va konveksiya bilan solishtirganda metallarda kamroq ahamiyatga ega.
4. Qurilish materiallari: Qurilish materiallarida issiqlik uzatish ularning tarkibiga bog'liq. Yog'och, beton va g'isht kabi materiallar asosan issiqlik o'tkazuvchanligi orqali uzatiladi. Materialning bir qismi qizdirilganda, issiqlik materialning zarralari orqali o'tkaziladi va uni sovuqroq qismlarga o'tkazadi. Boshqa tomondan, izolyatsiyalash materiallari past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu esa o'tkazuvchanlik orqali issiqlik uzatishni kamaytiradi. Bundan tashqari, agar material tarkibida havo harakati bo‘lsa, ayrim qurilish materiallari issiqlikni konveksiya orqali ham o‘tkazishi mumkin.
E'tiborga olish kerakki, o'ziga xos issiqlik uzatish mexanizmlari materialning xususiyatlariga va issiqlik uzatish sodir bo'lgan sharoitga qarab farq qilishi mumkin.