Теплопередача и Теплообмен
Физическая сущность теплопередачи
Теплопередача — это необратимый процесс переноса внутренней энергии от более нагретых областей к менее нагретым. Это фундаментальное явление, определяющее эффективность теплоизоляции зданий, работу радиаторов отопления и охлаждение электроники.
В инженерной практике мы всегда работаем с тремя механизмами, которые часто действуют одновременно:
Теплопроводность
Передача энергии при контакте частиц (в твёрдых телах).
Конвекция
Перенос тепла движущимися потоками жидкости или газа.
Излучение
Электромагнитные волны, не требующие среды для распространения.
Теплопроводность (Закон Фурье)
Основной способ передачи тепла в твердых телах. Способность материала проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности λ (Вт/м·К).
Чем ниже λ, тем лучше материал как теплоизолятор (например, минвата λ≈0.04). Чем выше — тем лучше проводник (медь λ≈390).
Закон Фурье:
Q = λ · A · ΔT / δГде Q — поток (Вт), A — площадь, ΔT — перепад температур, δ — толщина.
Теплопроводность материалов (λ)
- Медь~390 Вт/м·К
- Алюминий~205 Вт/м·К
- Сталь~50 Вт/м·К
- Бетон1.3–1.8 Вт/м·К
- Кирпич0.5–0.8 Вт/м·К
- Минвата (утеплитель)~0.04 Вт/м·К
Коэффициенты теплоотдачи (α)
Зависят от скорости потока и свойств среды.
Конвекция
Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и омывающей его средой. Описывается законом Ньютона-Рихмана.
Формула:
Q = α · A · (T_пов - T_ср)Где α — коэффициент теплоотдачи, зависящий от режима течения (ламинарный/турбулентный).
Тепловое излучение
Все тела излучают энергию. При высоких температурах это становится основным способом теплоотдачи. Ключевой параметр — степень черноты ε (от 0 до 1).
Закон Стефана-Больцмана:
Q = ε · σ · A · (T₁⁴ - T₂⁴)Важно: Температура должна быть в Кельвинах (K)! σ = 5.67×10⁻⁸.
Степень черноты (Emissivity ε)
Блестящие металлы плохо излучают тепло.
Инженерный подход
В реальных зданиях мы используем понятие термического сопротивления R.
Сопротивления слоев (кирпич + утеплитель + штукатурка) просто суммируются: R_sum = R1 + R2 + ...
Чтобы увеличить теплосопротивление стены, нужно либо увеличивать толщину (δ), либо выбирать материал с меньшей теплопроводностью (λ).
Обратная величина общему сопротивлению называется коэффициентом теплопередачи U (Вт/м²К). Чем меньше U, тем теплее дом.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор фармацевтического производства
Расчёты фармпроизводства: таблетирование, растворение, стабильность, чистые помещения, валидация
Калькулятор модульной арифметики
Операции по модулю: сложение, вычитание, умножение, обратный элемент. КТО, BigInt. Для криптографии.
Калькулятор чисел Фибоначчи
Вычислите n-е число Фибоначчи, проверьте принадлежность числа ряду, найдите золотое сечение. Формула Бине.
Калькулятор пипсов Forex
Стоимость пипса для любой валютной пары. Размер лота, маржа, прибыль/убыток в рублях.
Калькулятор золотого сечения
Пропорции золотого сечения (phi = 1.618). Для дизайна, архитектуры, фотографии. Прямоугольник и спираль.
Калькулятор китайского гороскопа по году рождения
Узнайте свое животное-покровителя и стихию по китайскому календарю (12 животных, 5 элементов). Точный расчет знака.
Калькулятор гомеопатии: разведения, потенции, молекулы и реперторий
Гомеопатические расчёты онлайн: разведение D/C/LM, конвертер потенций, число молекул, реперторий, дозировка, приготовление раствора.
Решатель уравнений (квадратные, кубические)
Онлайн калькулятор для решения полиномиальных уравнений. Квадратные, кубические уравнения с подробным решением и графиками.
Зубная нумерация (универсальная ↔ FDI)
Конвертер систем нумерации зубов: универсальная (США, 1-32) и международная (FDI, 11-48). Схемы для взрослых и детей.
Калькулятор оценок и GPA
Расчёт среднего балла (GPA), перевод оценок между системами (5-балльная, ECTS, GPA 4.0, ЕГЭ). Компонентное оценивание и условия красного диплома.
Калькулятор HAS-BLED
Оценка риска кровотечений у пациентов с фибрилляцией предсердий на антикоагулянтной терапии по шкале HAS-BLED.
Калькулятор радиоактивного распада и полураспада
Рассчитайте активность, остаточную массу и период полураспада изотопов. Графики распада и справочник изотопов.
Калькулятор вязания (петли и пряжа)
Плотность вязки, количество петель и расход пряжи по образцу. Для вязания спицами и крючком.
Калькулятор процентов
Посчитать проценты от числа, прибавить или вычесть процент, найти разницу. Удобный онлайн калькулятор с формулами.
Калькулятор мыловарения (SAP числа)
Щёлочь (NaOH/KOH) для холодного и горячего мыловарения. SAP числа масел, пережир, вода.