Бул деталдуу талдоо жылуулук алмашуунун негизги механизмдерин изилдейт, катуу заттардагы өткөргүчтүктүн түз кинетикалык энергия алмашуусу менен конвекциянын массалык суюктук кыймылынын ортосундагы айырмачылыкты аныктайт. Ал молекулярдык термелүүлөр жана тыгыздык агымдары жылуулук энергиясын табигый жана өнөр жай процесстеринде заттын ар кандай абалдары аркылуу кантип жылдырарын тактайт.
Заттын өзүнүн көлөмдүк кыймылы жок бөлүкчөлөрдүн ортосундагы түз байланыш аркылуу жылуулук энергиясынын өткөрүлүшү.
Тыгыздыктын айырмачылыктарынан улам суюктуктардын (суюктуктардын же газдардын) макроскопиялык кыймылынан келип чыккан жылуулук алмашуу.
| Мүмкүнчүлүк | Өткөрүү | Конвекция |
|---|---|---|
| Өткөрүү каражаты | Негизинен катуу заттар | Суюктуктар жана газдар гана |
| Молекулярдык кыймыл | Бекитилген чекиттердин айланасындагы термелүү | Бөлүкчөлөрдүн чыныгы миграциясы |
| Кыймылдаткыч күч | Температура градиенти | Тыгыздыктын өзгөрүшү |
| Өткөрүү ылдамдыгы | Салыштырмалуу жай | Салыштырмалуу тез |
| Тартылуу күчүнүн таасири | Мааниси жок | Табигый агым үчүн маанилүү |
| Механизм | Кагылышуулар жана электрондордун агымы | Токтор жана циркуляция |
Жылуу аймактагы тез кыймылдаган бөлүкчөлөр жанаша жайгашкан, жайыраак бөлүкчөлөр менен кагылышып, кинетикалык энергияны эстафета сыяктуу өткөрүп бергенде өткөрүмдүүлүк пайда болот. Ал эми конвекция жылытылган заттын чыныгы жылышуусу менен коштолот; суюктук ысыганда ал кеңейет, тыгыздыгы азаят жана көтөрүлөт, ал эми муздак, тыгызыраак суюктук анын ордун ээлөө үчүн чөгөт. Өткөрүмдүүлүк кыймылсыз бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттешүүсүнө таянса, конвекция чөйрөнүн жалпы агымына көз каранды.
Өткөргүчтүк катуу заттарда, айрыкча металлдарда эң натыйжалуу, анткени эркин электрондор энергиянын тез ташылышына өбөлгө түзөт. Суюктуктар, адатта, начар өткөргүчтөр болуп саналат, анткени алардын бөлүкчөлөрү бири-биринен алыс жайгашкан, бул кагылышууларды азыраак кылат. Бирок, суюктуктар конвекцияда мыкты, анткени алардын молекулалары эркин кыймылдайт жана жылуулукту алыскы аралыкка натыйжалуу ташуу үчүн зарыл болгон циркуляциялык агымдарды түзөт.
Конвекция көбүнчө табигый, калкып жүрүү менен башкарылуучу же мажбурлоочу деп классификацияланат, мында желдеткичтер же насостор сыяктуу тышкы түзүлүштөр суюктукту жылдырат. Өткөргүчтүктүн мындай категориялары жок; бул эки тийип турган чекиттин ортосунда температура айырмасы болгонго чейин улана турган пассивдүү процесс. Кайнак суу сыяктуу көптөгөн реалдуу дүйнөдөгү сценарийлерде өткөргүчтүк казандын түбүн ысытат, андан кийин суюктуктун ичинде конвекция башталат.
Өткөрүү ылдамдыгы Фурье мыйзамы менен жөнгө салынат, ал жылуулук агымын материалдын жылуулук өткөрүмдүүлүгү жана чөйрөнүн калыңдыгы менен байланыштырат. Конвекция беттик аянтка жана конвекциянын жылуулук өткөрүү коэффициентине багытталган Ньютондун муздатуу мыйзамын колдонуу менен моделденет. Бул ар кандай математикалык ыкмалар өткөрүмдүүлүк материалдын ички түзүлүшүнүн касиети, ал эми конвекция суюктуктун кыймылынын жана чөйрөсүнүн касиети экенин баса белгилейт.
Аба жылуулуктун эң сонун өткөргүчү.
Аба чындыгында өтө начар өткөргүч; эгерде ал кичинекей чөнтөктөрдө камалып калса, эң сонун изолятор болуп саналат. Абанын "ысышынын" көпчүлүгү өткөргүчтүк эмес, конвекция же нурлануу аркылуу жүрөт.
Катуу нерсе жетиштүү жумшак болсо, конвекция анда жүрүшү мүмкүн.
Аныктама боюнча, конвекция атомдордун көлөмдүк кыймылын талап кылат. Катуу заттар деформацияланышы мүмкүн болсо да, алар суюк же плазма абалына жеткенге чейин конвекция үчүн зарыл болгон циркуляциялык агымдарды өткөрбөйт.
Жылуулук жылуулук алмашуунун бардык түрлөрүндө гана көтөрүлөт.
Жылуулук энергиясы өткөрүмдүүлүк аркылуу каалаган багытта муздак аймакка карай жылат. "Жылуулук көтөрүлөт", тактап айтканда, ысытылган суюктук калкып жүрүү күчүнөн улам көтөрүлөт.
Объект бирдей температурага жеткенде өткөрүмдүүлүк токтойт.
Таза жылуулук алмашуу токтойт, бирок молекулярдык кагылышуулар улана берет. Жылуулук тең салмактуулугу энергия бардык багыттар боюнча бирдей ылдамдыкта алмашып, температуранын мындан ары өзгөрүшүнө алып келбей тургандыгын билдирет.
Кыймылсыз катуу нерсе аркылуу же түз физикалык байланышта болгон эки нерсенин ортосунда жылган жылуулукту талдоодо "Өткөргүчтүктү" тандаңыз. Айрыкча жылытуу системалары же атмосфералык аба ырайынын шарттары менен иштөөдө, кыймылдагы суюктук же газ аркылуу жылуулуктун кантип бөлүштүрүлүшүн изилдегенде "Конвекцияны" тандаңыз.
Бул салыштыруу Альберт Эйнштейндин революциялык эмгегинин эки түркүгүн талкалап, атайын салыштырмалуулук теориясы кыймылдагы объектилер үчүн мейкиндик менен убакыттын ортосундагы байланышты кандайча кайрадан аныктаганын, ал эми жалпы салыштырмалуулук теориясы бул түшүнүктөрдү кеңейтип, тартылуу күчүнүн фундаменталдык мүнөзүн ааламдын өзүнүн ийрилиги катары түшүндүрөт.
Бул деталдуу салыштыруу элементтердин бирдиктүү фундаменталдык бирдиктери болгон атомдор менен химиялык байланыш аркылуу пайда болгон татаал түзүлүштөр болгон молекулалардын ортосундагы айырмачылыкты тактайт. Ал алардын туруктуулугундагы, курамындагы жана физикалык жүрүм-турумундагы айырмачылыктарын баса белгилеп, студенттерге жана илим ышкыбоздоруна зат жөнүндө негизги түшүнүк берет.
Бул салыштыруу бетке перпендикуляр түрдө колдонулган тышкы күч болгон басым менен тышкы жүктөмдөргө жооп катары материалдын ичинде пайда болгон ички каршылык болгон чыңалуунун ортосундагы физикалык айырмачылыктарды деталдуу түрдө баяндайт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү курулуш инженериясы, материал таануу жана суюктук механикасы үчүн абдан маанилүү.
Бул салыштыруу айлануу динамикасында борбордон чегинүүчү жана борбордон чегинүүчү күчтөрдүн ортосундагы негизги айырмачылыкты тактайт. Борбордон чегинүүчү күч – бул объектини өз жолунун борборуна тарткан чыныгы физикалык өз ара аракеттешүү болсо, борбордон чегинүүчү күч – бул айлануучу эталондук системанын ичинде гана пайда болгон инерциялык "көрүнүп турган" күч.
Бул салыштыруу вакуум — затсыз чөйрө — менен Жерди курчап турган газ аралашмасы болгон абанын ортосундагы физикалык айырмачылыктарды изилдейт. Анда бөлүкчөлөрдүн бар же жок экендиги илимий жана өнөр жайлык колдонмолордо үндүн өтүшүнө, жарыктын кыймылына жана жылуулуктун өтүшүнө кандай таасир этери кеңири баяндалат.
