컵을 따뜻하게 유지하려면 전도, 대류 및 방사선을 통해 열 손실을 최소화해야합니다. 이 작업을 수행하는 가장 쉬운 방법은 손에 잡고 상단을 덮는 것입니다.
달은 1 월이고 겨울은 본격적입니다. 밖에서 눈이 내리고 있지만 사무실에 도착해야합니다. 당신의 손이 얼어 붙어 따뜻한 커피 한 잔을 잡고 오한을 이길 수 있습니다. 얼어 붙은 손바닥에 컵을 잡고 손이 천천히 예열되어 다시 편안 해집니다. 그러나 컵이 더 차가워졌고 컵을 테이블에 두는 것이 더 따뜻해 졌는지 궁금합니다.
그러나 테이블 위에 놓으면 커피가 더 따뜻해 졌을까요? 그리고 어쨌든 컵이 손에 냉동 된 이유는 무엇입니까?
따뜻한 물체는 주변의 열 평형 상태에 도달 할 때까지 열을 잃습니다. (사진 크레디트 :Twenty20)
위의 질문에 대한 답은 열역학에 의해 제공됩니다.
열 에너지 및 열 흐름
열역학 (열 + 동적)은 열 에너지와 주변 물질의 상호 작용을 연구하는 과학 분야입니다. 뜨겁거나 추위의 느낌은 그 물체를 구성하는 분자의 운동 에너지 (운동으로 인한 에너지)의 척도입니다. 무언가가 뜨겁다 (더 높은 온도)로 인식되면, 그 물체의 분자는 차가운 것으로 인식 된 물체보다 더 큰 운동 에너지를 가지고 있습니다 (낮은 온도)
.서로 다른 온도의 두 물체 (즉, 운동 에너지가 다른 구성 분자)가 서로 접촉 할 때마다 다음이 발생합니다.
- 더 높은 온도 (분자의 운동 에너지가 높음)에서 물체는 열을 잃습니다.
- 더 낮은 온도 (분자의 운동 에너지가 낮음)의 물체는 열을 얻습니다.
- 온도에서 더 높은 온도에서 물체로부터 물체로부터의 열 흐름은 온도 차동이 존재하는 한 더 낮은 온도에서 물체로 발생합니다. 두 물체가 같은 온도에 도달하면 흐름이 멈 춥니 다. 이것을‘열 평형’이라고합니다.
열 전달 메커니즘
열 전달은 다음과 같은 방식으로 발생합니다.
1) 전도 : 서로 물리적 접촉으로 다른 온도에서 두 물체 사이의 에너지 흐름을 전도라고합니다. 운동 에너지는 혼합없이 두 물체의 인터페이스에서 분자의 충돌로 인해 전달됩니다. 예를 들어, 손바닥은 따뜻한 커피 컵 주위에 감싸고 있습니다.
운동 에너지가 높은 커피 분자는 컵 벽과 충돌하여 분자에 에너지를 부여합니다. 그 운동 에너지 중 일부는 컵의 측면에 의해 당신의 손에 부여됩니다.
단위 시간당 전달되는 열 비율 (Q)은 다음과 같이 제공됩니다.
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=더운 물체의 온도 (커피); 
=차가운 물체의 온도 (palms); 
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=운동 유체의 온도; 
=표면 온도 
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=물체의 방사성 (물체가 얼마나 좋은지에 대한 아이디어를 제공); 
=Stefan 's constant 
=라디에이터 온도 
=주변 온도 
| CASE 1 :컵은 테이블 위에 유지되었습니다 | 사례 2 :컵에서 개최 된 컵 |
| 오픈 탑 (커피)은 메커니즘에 의해 주어진 주변으로 열을 방출합니다. 3 | 열린 상단 (커피)은 메커니즘 3 에 의해 주변에 열을 방출합니다. |
| 바닥 표면은 메커니즘 1 에 의해 주어진 표로 전도를 통해 열을 잃습니다. | 바닥 표면은 메커니즘 3 에 의해 주변 주변으로 열을 방출합니다. |
| 컵의 측면은 메커니즘 3 에 의해 주변에 열을 방출합니다. | 컵의 측면은 메커니즘 1 에 의해 통제되는 손바닥으로 열을 전합니다. |
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