PRIJENOS TOPLINE

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

FIZIČKE VELIČINE ZA OPIS PRIJENOSA TOPLINE

tQ

TOPLINSKI TOK W

sJ

tQ

Watt

Sq

GUSTOĆA TOPLINSKOGA TOKA

2m

W

Sq

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

VOĐENJE TOPLINE ILI KONDUKCIJA

- sredstvo kao cjelina miruje, a energija se prenosi s čestice na česticu

- kondukcija se održava dok postoji razlika T

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

OPIS KONDUKCIJE

Fourierov zakon

x

T

T1

T2

T1 >T2

x

Promjena T duž ravnog vodiča

tSxTQ

Toplina se iz područja veće u područje manje T prenosi prema zakonu:

gradijent temperature

vrijemepovršina presjeka vodičaToplinska

vodljivost

- minus označava prijenos od toplijeg prema hladnijem dijelu vodiča

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

STRUJANJE TOPLINE (MIJEŠANJE ) ILI KONVEKCIJA

- fluid temperature T u gibanju

- postoji ploha čvrstog tijela temperature T1

s kojom je fluid u kontaktu i s koje vođenjem prima toplinu

)( fpc TThq Gustoća toplinskog toka

Temperatura fluidaTemperatura plohe

Konvekcijskikoeficijent

Određuje se eksprimentalno, ovisi o fluidu i plohi

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

ZRAČENJE ILI RADIJACIJA

- prijenos bez(materijalnog) kontakta

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

ZRAČENJE ILI RADIJACIJA

Toplinsko ili infracrveno (IR) zračenje elektromagnetnog spektra

Valne duljine: 750 nm - 1mm

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

APSOLUTNO CRNO TIJELO

- svako tijelo zrači toplinu- energija zračenja je povezana sa stupnjem molekulskog gibanja

u

a

APSORPCIJSKI FAKTOR

u

r

REFLEKSIJSKI FAKTOR Reflektirani tok zračenja

Upadni tok zračenja

Apsorbirani tok zračenja

Upadni tok zračenja

ZAKON OČUVANJA ENERGIJE 1

APSOLUTNO CRNO TIJELO : (hipotetsko) tijelo koje apsorbira svo upadno zračenje

0,1

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

GUSTOĆA TOKA ENERGIJE ZA ZRAČENJE (RADIJACIJSKA EGZITANCIJA)

SM e

Energetski tok emitiran u poluprostor 2 steradijana

Površina ravne plohe koja emitira zračenje

Spektar zračenje krutih tijela je kontinuiran te je

M

ddMM SPEKTRALNA GUSTOĆA TOKA ENERGIJE

0

dMM UKUPNA SPEKTRALNA GUSTOĆA TOKA ENERGIJE

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

SPEKTAR ZRAČENJA CRNOG TIJELA

ctM

nm/

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

STEFAN - BOLTZMANNOV ZAKON

ZAKONI ZRAČENJA

Stefan–Boltzmannova konstanta

4TM ct Gustoća toka zračenjacrnog tijela

SIVO TIJELO - (aproksimacija) ne upija svu energiju upadnogzračenja, a (poput crnog tijela) podjednako emitira i apsorbira sve valne duljine (ali djelomično i odbija)

EMISIVNOST cte

e

Emitirani tok zračenja sivog tijela

Emitirani tok zračenja crnog tijela

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

WIENOV ZAKON

m T = b

ctM

nm/

konstanta Wienova pomaka b = 2,898 · 10-3 K m

Wienov zakon pomaka

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

KIRCHOFFOV ZAKON

CT u toplinskoj ravnoteži:

- crno tijelo (CT) u zatvorenoj i izoliranoj posudi toplinska ravnoteža

Tok energije od CT prema stijenkama posudejednak toku energije od posude prema CT

cta

cte

4TM ct Stefan–Boltzmannov zakon

Gustoća toka energijeS

M e

4TScta

cte

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

KIRCHOFFOV ZAKON

rau

Sivo tijelo (podjednako apsorbira i emitira, ali djelomično reflektira upadno zračenje)

ae

Apsorbirani tok

u

a

ua

cte

e

Emisivnost ct

ee

cta

cte

Crno tijelo (toplinska ravnoteža)

ε =

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1

TOPLINSKI OTPOR

Električni naboj q

Električna struja I

Razlika potencijala U

Električni otpor R

Toplina Q

Toplinski tok

Razlika temperatura T

Toplinski otpor

Što se prenosi

Brzina prijenosa

Uzrok prijenosa

Otpor prijenosa

- definira se analogijom s električnim otporom

TR

Izv.

pro

f. dr

. sc.

Raj

ka

Jurd

ana

Šep

ić

FIZ

IKA

1