Ένα σύντομο και κατατοπιστικό άρθρο σχετικά με τη θεωρητική θεμελίωση, τα πλεονεκτήματα και τις ιδιαίτερες απαιτήσεις κατά την εφαρμογή της διερευνητικής-ανακαλυπτικής μεθόδου διδασκαλίας.
Ένα σύντομο και κατατοπιστικό άρθρο σχετικά με τη θεωρητική θεμελίωση, τα πλεονεκτήματα και τις ιδιαίτερες απαιτήσεις κατά την εφαρμογή της διερευνητικής-ανακαλυπτικής μεθόδου διδασκαλίας.
2. ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ
Ας θυμηθούμε!
Η θερμότητα και η θερμοκρασία είναι δυο διαφορετικές έννοιες:
• Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας (θερμική
ενέργεια).
• Η θερμοκρασία είναι ένα φυσικό μέγεθος το
οποίο χαρακτηρίζει την θερμική κατάσταση των
σωμάτων, ή πιο απλά, πόσο θερμό ή πόσο
ψυχρό είναι ένα σώμα, σε σχέση με κάποιο άλλο.
Η μέτρηση της θερμοκρασίας γίνεται με τα θερμόμετρα.
2
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
3. Στόχοι του σημερινού μαθήματος:
Μετά το τέλος του σημερινού μαθήματος πρέπει να
είστε σε θέση:
• Να αναφέρετε τους τρόπους μετάδοσης της
θερμότητας.
• Να περιγράφετε το φαινόμενο της μετάδοσης της
θερμότητας σε χαρακτηριστικές πρακτικές
εφαρμογές π.χ. πυρακτωμένη ράβδος σιδήρου,
σώμα κεντρικής θέρμανσης, ήλιος και γη.
3
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
5. ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
Η θερμότητα μπορεί να μεταδοθεί (μεταφερθεί) από ένα
σώμα σε ένα άλλο όταν:
• τα δυο σώματα έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες, και
• έλθουν σε Θερμική επικοινωνία (π.χ.: επαφή) μεταξύ τους.
5
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
Να ξέρετε ότι:
• Η θερμότητα ρέει πάντοτε από το θερμότερο σώμα προς
το ψυχρότερο σώμα, και
• Η μετάδοση θερμότητας σταματά όταν η θερμοκρασιακή
διαφορά των δυο σωμάτων μηδενιστεί, δηλαδή όταν
εξισωθούν οι θερμοκρασίες τους, όποτε λέμε ότι έφτασαν
σε Θερμική ισορροπία.
8. 1ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ (ΑΓΩΓΗ)
Η θερμότητα μεταδίδεται από το ένα
μόριο στο άλλο μόριο του υλικού, μέσα σε
ένα στερεό σώμα.
Επίσης από ένα στερεό σώμα προς ένα
άλλο που βρίσκεται σε επικοινωνία με το
πρώτο, όπως επίσης και στα ακίνητα ρευστά
(υγρά ή αέρια).
8
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
9. 1ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ (ΑΓΩΓΗ)
9
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
Υπάρχουν:
• Υλικά που είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας (=
θερμικοί αγωγοί) π.χ. μέταλλα
και
• Υλικά που είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας (=
θερμικοί μονωτές) π.χ. ξύλο, πλαστικό, γυαλί,
φελλός, αέρας….
12. 2ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΜΕΤΑΦΟΡΑ (ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ)
• Στα υγρά και στα αέρια η θερμότητα διαδίδεται
κυρίως με ρεύματα μεταφοράς.
• Όταν η θερμότητα διαδίδεται με αγωγή, τα μόρια
του υλικού δε μετακινούνται από τη μια περιοχή
στην άλλη. (στερεά και ακίνητα ρευστά).
• Αντιθέτως, όταν δημιουργούνται ρεύματα
μεταφοράς, ύλη, δηλαδή μόρια, μετακινούνται από
μία περιοχή που έχει υψηλή θερμοκρασία προς μια
ψυχρότερη.
Αυτό συνεχίζεται μέχρι όλο το υγρό ή το αέριο να
αποκτήσει την ίδια θερμοκρασία.
12
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
13. 2ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΜΕΤΑΦΟΡΑ (ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ)
Η θερμότητα μεταδίδεται από ένα θερμό
στερεό σώμα, προς ένα κινούμενο ρευστό
(υγρό ή αέριο), ή και αντίστροφα από το
κινούμενο ρευστό προς το στερεό σώμα.
13
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
17. 3ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΑΝΤΙΝΟΒΟΛΙΑ
Όλα τα σώματα ακτινοβολούν:
Ο ήλιος, η φλόγα και ο λαμπτήρας εκπέμπουν διαρκώς
ακτινοβολία, ένα μέρος της οποίας είναι ορατό ενώ ένα
άλλο είναι αόρατο.
Αλλά και η σόμπα, η πλάκα του αναμμένου σίδερου
σιδερώματος, το σώμα του καλοριφέρ, ακόμα και το
ανθρώπινο σώμα ακτινοβολούν.
Από τα σώματα αυτά η διάδοση της θερμότητας γίνεται με
ακτινοβολία, η οποία όμως δεν είναι ορατή.
Γενικά, μια ακτινοβολία μπορεί να είναι ορατή ή αόρατη.
Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από περίπου 500οC η ενέργεια
ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα σώματα συμπεριλαμβάνει και φωτεινή
ενέργεια.
17
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
18. 3ος τρόπος: ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΜΕ ΑΝΤΙΝΟΒΟΛΙΑ
Η θερμότητα που ακτινοβολείται με
ηλεκτρομαγνητικά κύματα (=ενέργεια) από
ένα θερμό σώμα, απορροφάται από ένα
άλλο σώμα, λιγότερο θερμό.
Τα δυο σώματα βρίσκονται σε απόσταση
μεταξύ τους, ενώ η θερμότητα μπορεί να
μεταδοθεί ακόμα και όταν υπάρχει ανάμεσά
τους απόλυτο κενό.
18
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
21. ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
• Στο επόμενο μάθημα θα μάθουμε να
διακρίνουμε τους τρόπους μετάδοσης της
θερμότητας σε τεχνικές εφαρμογές.
Στιβανάκης Νικόλαος – Μηχανολόγος
Μηχανικός Τ.Ε.
21
