Понятие теплопередачи и теплоотдачи

В физике теплопередача — процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к более холодному, что является следствием второго закона термодинамики (однако возможно передать тепло от холодного тела с помощью вспомогательных устройств, таких как холодильник). Теплопередачу невозможно остановить, возможно только замедлить её.

Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:

• теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела);
• теплопередача (теплообмен от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку);
• конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией).

Понятие теплопередача (теплообмен) охватывает совокупность явлений передачи теплоты из более нагретой подвижной среды в другую, менее нагретую, через разделяющую их твердую стенку. Например, теплопередача от воды к воздуху, между которыми расположена стенка. Твердая стенка может быть и многослойной. Например, при рассмотрении переноса теплоты от воды, движущейся по трубопроводу теплотрассы, к окружающему воздуху.

Теплоотдача также охватывает совокупность явлений переноса теплоты только между поверхностью твердого тела и жидкой или газообразной подвижной средой. В практике гидрологов и метеорологов часто встречаются задачи о теплообмене между двумя подвижными средами, исключая твердую стенку, — это случай теплоотдачи водной поверхностью в окружающую ее среду — воздух.

Сопротивление трения и давления

Силу, которая противодействует первоначальному сдвигу предмета, называют силой трения покоя. Хотя нагляднее её называть силой сопротивления. Например, моей попытке сдвинуть гору мешает сила сопротивления. А попробуйте сказать, что сдвинуть гору вам мешает сила трения покоя? По-моему будет звучать нелепо. Ведь о газах говорят правильно – сопротивление газов. Однако оставим вопросы терминологии…

Именно сила сопротивления является необходимым условием для изменения скорости тела, т.е. для начала движения или для начала торможения. Это как необходимость воздуха для дыхания (условие необходимое, но не достаточное). В процессе движения мы толкаем Землю, а она толкает нас.

Аэродинамическим сопротивлением называют силу (тормозящее воздействие), с которой воздух действует на движущееся в нём тело. Сопротивление воздуха складывается из сопротивления давления и сопротивления трения. Сопротивление давления образуется вследствие разницы давления воздуха перед и за движущимся в нём телом. Эту разницу давлений необходимо преодолевать – что прежде всего относится к тупым телам, например, автомобилям. Для вытянутых тел, как например для самолётов, напротив, основным источником сопротивления является трение воздуха об их боковые поверхности. Между скоростью воздуха (или соотв. тела) и сопротивлением воздуха имеется квадратичная зависимость. Это значит, что при увеличении скорости в 2 раза, сопротивление воздуха увеличивается в 4 раза, а при увеличении скорости в 4 раза сопротивление воздуха увеличивается уже в 16 раз. Конкретный пример: при увеличении скорости автомобиля со 100 км/ч до 141 км/ч сопротивление воздуха удваивается.