Alapfogalmak a hőtannal kapcsolatban
A hőmérsékleti skálák, mint a Fahrenheit vagy a Celsius-fok lehetővé tették, hogy a hőmérsékletet még pontosabban mérhessük, ami alapot adott a kalorimetria kialakulásához.
A hőátadás
A Benkel kandallók öntöttvas kandallóbetétjeivel például rengeteg energiát és pénzt takaríthatunk meg, csak azért, mert az anyag rendkívül jól tartja a meleget. De ez az egész folyamat nem áll meg ennyiben. Még a 18. században Joseph Black tett különbséget először a hőmérséklet és a hőmennyiség között. Akkor került bevezetésre néhány fogalom, mint a fajhő, az olvadáshő, valamint a párolgáshő, ami ma már minden kandallókészítéssel foglalkozó cég szótárában ott van.
A hőátadásnak három módja van: hővezetés, hőáramlás, hősugárzás. Előbbi szilárd anyagokban történik, ahol a hő az anyag részecskéinek rezgése révén terjed. A hőáramlás folyadékokban és gázokban figyelhető meg, ahol a melegebb részecskék feljebb emelkednek, közben a hidegek lesüllyednek. Ezzel létrejön a konvekciós áramlás. Ami pedig a hősugárzást illeti, ennek során a hő elektromágneses hullámok formájában terjed, nincs szüksége közvetítő közegre, így vákuumban is terjed.
Hogyan figyelhetjük meg a jelenséget?
Egy egyszerű kísérlettel. Amennyiben egy égő gyertyát egy mély üvegpohárba helyezünk, a láng rövid időn belül elalszik az oxigénhiány miatt. Ha viszont az üvegpohár közepébe egy fémlapot lógatunk, akkor a gyertya tovább ég. Ez azért történik, mert a lemez egyik oldalán a meleg levegő felszáll, ezzel szemben a másik oldalán a hideg levegő leáramlik. Ezzel biztosítva az égéshez szükséges oxigént, így tehát létrejön a mesterséges konvekciós tér.
Mit kell tudni az égésről?
Az égés egy olyan kémiai folyamat, amelyben az éghető anyagok hőfejlődése közben egyesülnek a levegő oxigénjével. A szilárd tüzelőanyagok, mint a fa, magas hőmérsékleten éghető gázokat és gőzöket bocsátanak ki, amelyek lánggal égnek. Ezt láthatjuk a kandallók belsejében is. Fontos, hogy a tüzelőanyagok éghető részei mellett nem éghető anyagokat is tartalmaznak, mint a víz vagy a hamu.
A hősugárzás az energiaátadás egyik formája
A hősugárzás nem igényel közvetítő közeget. A nap hője is hősugárzással jut el a Földre. Minden test képes hősugárzás formájában energiát leadni, amelynek mértéke a test hőmérsékletétől függ. A sötét felületű testek jó hőelnyelők és erős kisugárzók, míg a fényes felületek kevésbé nyelik el el és sugározzák ki a hőt.
A hőtan alapelveinek megértése tehát nemcsak a tudományos ismeretek bővítéséhez járul hozzá, hanem segíthet a gyakorlati alkalmazásokban is, mint a fűtési rendszerek tervezése és az energiahatékonyság javítása.
