88928 ScanImage002 (10)

W przypadku procesów niestacjonarnych duże znaczenie ma masa i pojemność cieplna układu, w którym odbywa się proces przenoszenia ciepła, ponieważ strumień ciepła może być pobierany na nagrzanie układu lub może być z niego wydzielany przy stygnięciu.

Ciepło jest jedną z form energii.

Wyróżnia się trzy zasadnicze mechanizmy przenoszenia ciepła, charakterystyczne dla środowiska, w którym zachodzą. Są to:

• Przewodzenie

• Konwekcja

• Promieniowanie

Przewodzenie

Zjawisko przewodzenia dotyczy wszystkich stanów skupienia. We wszystkich, bowiem ciałach w temperaturze powyżej zera bezwzględnego ( T>0°K = -273,16°C) występuje bezładny termiczny ruch drgający cząsteczek.

Przenoszenie ciepła odbywa się w skutek przekazywania energii tego ruchu (energii cieplnej)-z układu o temperaturze wyższej (szybszy ruch cząsteczek, a zatem wyższy stan energetyczny) do układu o temperaturze niższej.

Jest to bardzo charakterystyczny mechanizm dla ciał stałych, w których poszczególne makroskopowe cząstki nie zmieniają swego położenia, a energia cieplna jest przekazywana przez rozchodzenie się sprężystych drgań atomów w siatce krystalicznej.

Przewodzenie ciepła jest opisane przez prawo Fouriera. W układzie, w którym temperatura zmienia się tylko w jednym kierunku przyjmuje ono postać:

q=-X*dT/dx

q- gęstość strumienia cieplnego [W/m²]

X- współczynnik przewodzenia ciepła materiału [W/(m*K)] dT/dx- spadek temperatury w kierunku współrzędnej x [K/m]

Ilość ciepła przeniesiona w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do spadku temperatury mierzonego w kierunku ciepła i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody.

Konwekcja

Właściwością dominującą dla płynów (cieczy i gazów) jest możliwość swobodnej zmiany wzajemnego położenia poszczególnych cząsteczek ośrodka. Stąd przenoszenie energii cieplnej odbywa się głównie wskutek mieszania się płynu, a tylko w nieruchomych warstewkach (np. przy powierzchni ciała stałego)- przez przewodzenie.

Zjawisko przenoszenia ciepła przy ruchu płynu nosi nazwę konwekcji. W zależności od przyczyny wywołującej ruch wyróżnia się konwekcję naturalną lub konwekcję wymuszoną, tj. zachodzącą wskutek różnicy gęstości (podgrzewanie ośrodka) lub wymieszania (np. przez wiatr lub wentylator).

W przypadku obiektów budowlanych z konwekcją naturalną mamy do czynienia najczęściej wewnątrz pomieszczeń, natomiast z wymuszoną na zewnątrz budynku.

Konwekcyjną wymianę ciepła między powierzchnią przegrody a otoczeniem opisuje równanie Newtona:

qk=a_k*(Ti-Ui) [W/m²]

gdzie:

qk- gęstość konwekcyjnego strumienia cieplnego [W/m²]