Přenos vnitřní energie

Přenos vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou se může realizovat třemi způsoby:
    • vedením
    • zářením
    • prouděním

A) Přenos vnitřní energie vedením

pokus:  
  • zahřívání jednoho konce vodivé tyče plamenem → zvýšení teploty tyče i na opačném konci
  • smotaný vodič do spirály dáme do plamene → změna barvy plamene (plamen sníží svoji teplotu)

vysvětlení: 
  • pro izolanty - uvnitř zahřívaného tělesa probíhá tepelná výměna vedením (částice zahřívané části tělesa se více rozkmitají a předají sousedním částicím ležícím v chladnějších částech tělesa část své energie
  • pro vodiče - tepelnou výměnu zprostředkovávají volné elektrony
rozdělení látek podle tepelné vodivosti:
  • Látky s dobrou tepelnou vodivostí
    • kovy (páječka, elektrický vařič, ...)
  • Látky se špatnou tepelnou vodivostí
    • voda (var u hladiny, u dna nádoby chladná)
    • plyny (vzduch - izolační vrstva vzduchu mezi dvojitými okny, pórovité látky, skelná vata, cihly - izolační materiály)
v praxi: teplota kovové lžičky v teplém čaji

Určení tepla Q, které projde plochou desky o obsahu S za dobu τ:


 t2 - t =  Δt ..... rozdíl teplot obou povrchů desky

d ..... tloušťka desky

τ .... čas, za který pozorujeme tepelnou výměnu

λ ..... součinitel tepelné vodivosti (jednotka: W . m-1 . K-1)

závisí částečně na teplotě a proto se v tabulkách udává pro určitou teplotu (např. pro 20°C)


PODÍVEJ SE         PODÍVEJ SE          PODÍVEJ SE

součinitel tepelné vodivosti pro různý stavební materiál (tzb-info.cz)

PODÍVEJ SE         PODÍVEJ SE          PODÍVEJ SE


B) Přenos vnitřní energie zářením

pokus:
svícení silnou žárovkou na teploměr se začerněným koncem (duté zrcadlo) → zvýšení teploty

vysvětlení:
tepelná výměna mezi dvěma tělesy se uskutečňuje vyzařováním a pohlcováním elektromagnetického záření

v praxi: infrazářič v koupelnách

C) Přenos vnitřní energie prouděním

pokus:
zapálení horního okraje sáčku od čaje, který je vytvarován do válce → hoření a potom vznesení hořícího sáčku do několika metrů

vysvětlení:
zahřátý vzduch nad sáčkem se rozpíná a vlivem vztlakové síly stoupá vzhůru, přičemž podtlak, který pod sebou vytváří, unáší i sáček
 
v praxi: 
  • radiátory ústředního topení
  • vzduch u oken v místnosti

ÚLOHY:

1) Jaké teplo projde za 24 hodin čtyřmi bočními cihlovými stěnami místnosti o tloušťce 0,5 m, z nichž každá má délku 5 m a výšku 3 m? Teplota povrchu stěny uvnitř je 15°C, venkovní povrchová teplota stěny je -15°C. Součinitel tepelné vodivosti cihel je je 0,5 W.m-1.K-1.
(Q = 1,55 . 108 J)
2) Tepelné ztráty přes okenní tabuli - sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

3) Zateplení domu - sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

4) Vytápění dřevěného srubu - sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

5) Energetické ztráty parovodního potrubí - sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze