1. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, теплообмен излучением.

Теплопроводность – обмен энергией между структурными частицами вещества, атомами, молекулами. Процесс аналогичен диффузии, поэтому ТП – диффузионный механизм передачи тепла. Интенсивность теплообмена зависит от свойств среды. Основная характеристика – коэффициент теплопроводности. ТП присутствует в любом агрегатном состоянии вещества. В твердых телах это единственный механизм передачи тепла (за исключением инфракрасного излучения).

Конвективный теплообмен – перенос тепла вместе с макрообъемами подвижной среды. КО всегда сопровождается теплопроводностью, и имеет место в жидкостях и газах. Движение среды возможно только при наличии разности давлений. Если эта разность создается искусственно, конвекция называется вынужденной. В противном случае конвекция называется свободной. В зависимости от причины, вызывающей разность давлений, различают термогравитационную (из-за разности температур) и концентрационную (из-за разности плотностей) конвекцию. Интенсивность КО зависит от разности температур, ТФХ среды, геометрии системы, скорости движения среды и пр. Потоки тепла при конвекции существенно выше, чем при ТП.

Теплообмен излучением – передача энергии с помощью электромагнитных волн. Излучают все тела, температура которых больше 0 К. Интенсивность зависит от температуры тела, характеристик поверхности, длины волны излучения. Наибольшая часть энергии передается в диапазоне длин волн . При низких температурах интенсивность излучения невысока. В этом диапазоне больше энергии передается конвекцией. При более высоких температурах интенсивность излучения быстро возрастает. При конвекция не учитывается.

2. Основные понятия и определения.

Тепловой поток – количество тепла , передаваемое поверхностью тела в окружающую среду за единицу времени.

Плотность теплового потока – тепловой поток, передаваемый с единицы поверхности тела.

Вектор направлен по нормали к в сторону уменьшения температуры. Тепловой поток характеризует тепловые потери тела.

Температурное поле – совокупность значений температуры во всех точках исследуемой области в любой момент времени. Температурное поле характеризует функция . Стационарное ТП – температура не зависит от времени; однородное ТП – температура не зависит от координат. В зависимости от количества рассматриваемых координат () различают трехмерное, двумерное и одномерное поле температур.

Изотермическая поверхность – метод графического представления поля температур. Это совокупность точек внутри исследуемой области, температуры которых одинаковы. В сечении области ИП изображаются в виде линий, которые не пересекаются, оканчиваются на границах тела или замкнуты.

Градиент температуры – вектор в направлении наиболее интенсивного повышения температуры в данной точке области. В каждой точке неоднородного ТП вектор градиента имеет свое направление и величину.

характеризует интенсивность изменения температуры в данной точке области и численно равен разности температур на двух ИП, расстояние между которыми 1 метр.