Heute hat mir einer meiner Lehrer gesagt, dass Gase keine Wärmeübertragung durch Leitung haben können, weil Moleküle weit voneinander entfernt sind und daher keine Wärme übertragen können, tatsächlich überträgt der Diffusionsprozess von Gasen die Wärme. Mein Gedanke an diesem Punkt war, dass Moleküle, obwohl sie weit voneinander entfernt sind, einen Impuls auf die nächsten Moleküle übertragen und wir den Druck und die Temperatur (kinetische Energie) spüren können. Aber warum nicht Wärme? Wenn wir das Gas bei sehr hohem Druck komprimieren, wenn die Moleküle sehr nahe beieinander liegen, beginnt die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung? kann jemand etwas Licht ins Dunkel bringen?
Im Allgemeinen sind Gase, die aus einzelnen Atomen bestehen, dh die Edelgase, viel schlechtere Wärmeleiter als molekulare Gase. Der Grund dafür ist, dass wenn ein Molekül auf ein anderes Molekül oder eine heiße Wand trifft, seine inneren Zustände, normalerweise Schwingungen, angeregt werden können. Das heißt, sie nehmen etwas Energie auf und wenn sie dann auf ein anderes Molekül oder eine kalte Wand treffen, kann diese Energie dann auf das andere Molekül oder die kalte Wand übertragen werden.
Dieser Mechanismus existiert bei Edelgasen nicht und deshalb werden Edelgase bevorzugt für Doppelglasfenster verwendet. In diesem Fall kann Energie nur durch eine Geschwindigkeitsänderung bei Stößen übertragen werden. Luft, die aus Stickstoff und Sauerstoff besteht, verhält sich weniger gut. Insbesondere der Wasserdampf in feuchter Luft kann die Isolationseigenschaften beeinträchtigen.
Im Allgemeinen gilt: Je komplizierter die Moleküle sind, desto mehr Schwingungsfreiheitsgrade besitzen sie und desto mehr Energie können sie aufnehmen. Diese Möglichkeit der Energieaufnahme spielt eine wichtige Rolle bei der Erderwärmung.
Sie können Wärme durch Gas übertragen, es ist nur ein schlechter Wärmeleiter. In Gasen wird Wärme hauptsächlich durch konvektive Wärmeübertragung transportiert . Wenn Sie beispielsweise in der Lage sind, diese Konvektionsströme zu eliminieren oder die Luft an Ort und Stelle zu halten, handelt es sich praktisch um einen Isolator. Dies wird tatsächlich in Doppelglasfenstern verwendet , wo sie ein Gas in einer dünnen Schicht zwischen zwei Glasscheiben pressen, so dass es zur Wärmeisolierung beitragen würde.
Eine Faustregel: „Gute Wärmeleiter sind normalerweise gute elektrische Leiter“, die bekannteste Ausnahme ist Diamant, der ein ausgezeichneter Wärmeleiter, aber ein schlechter elektrischer Leiter ist.
Die Gaswärmeübertragungsrate hängt hauptsächlich von der Wärmeleitfähigkeit (umgekehrt proportional zum Molekulargewicht) und der spezifischen Wärme ab. Somit sind Wasserstoff und Helium ausgezeichnete Wärmeübertragungsflüssigkeiten ... aber SF6 ist wegen seiner viel höheren spezifischen Wärme (herabgesetzt für das Viskositäts-Umpumpen) wesentlich besser als beide.
Eine plötzliche Erwärmung eines Gasbereichs kann eine Stoßwelle erzeugen, die einen Temperaturanstieg fortpflanzt, wobei die Vorderkante der Stoßwelle mit Schallgeschwindigkeit innerhalb des Gases als Grenze oder Behälter betrachtet wird und die Tiefe und Dichte der Stoßwelle, die gemäß dem Gesetz von Boyle einer Temperaturerhöhung unterliegt . (gefolgt von einer Welle mit verringertem Druck geringerer Amplitude, dann einer weiteren kleineren Welle mit erhöhtem Druck usw., wie es die Elastizität des Gases zulässt.)
In einem geschlossenen Behälter mit Abmessungen, die viel kleiner als die Wellenlänge der Schallgeschwindigkeit in diesem Gasmedium sind, kann man sehen, dass das Gleichgewicht ziemlich schnell erreicht wird, viel schneller als durch Brownsche Bewegung oder Konvektion allein.
Dies ist jedoch ein weniger gut verstandenes Thema, als man erwarten könnte, siehe hier .
Alle Wärmeträgermedien nehmen ihre Energie in Abhängigkeit von ihrer thermischen Masse, Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärme auf unterschiedliche Weise auf und geben sie wieder ab. Wenn Ihr Professor der Meinung ist, dass Gase nicht zur Übertragung von Energie in Form von Wärme verwendet werden können, sollten wir die Welt besser abschalten. Bei Wärmeübertragungsanwendungen gibt es drei Faktoren. Die anfänglichen Wärmeübertragungsmedien, die Wärmeaustauschbarriere und die nützlichen Wärmeübertragungsmedien. Alle Kessel verwenden eine chemische Reaktion, ob Kernkraft oder Verbrennung, um Gas zu erhitzen, das durch einen Wärmetauscher, die Wärmeaustauschbarriere, gedrückt und/oder gezogen wird, um ein Arbeitsmedium Wasser wie Wasser (Dampf) oder andere Wärmeübertragungsmedien zu erhitzen. geschmolzene Salze, thermische Flüssigkeiten (Öle) oder thermische Übertragungsgase. Leitfähigkeit, Konvektion, Strahlung F=MA Die Kraft als Energie in Gasen hat eine kleine Masse, aber ihre Beschleunigungsfähigkeit ist um Größenordnungen höher als bei Flüssigkeiten oder Feststoffen. Vergleichen Sie einfach ihre spezifischen Wärme- und Wärmeleitfähigkeitszahlen. Die Wärmeübertragung von heißen Abgasmischungen durch Kesselrohre auf unter Druck stehendes Wasser beträgt normalerweise ziemlich niedrige 80 % bis bestenfalls 90 %. Die Wärmeübertragung von heißen Abgasgemischen durch einen Wärmetauscher zu einem anderen Gas oder Dampf oder zu fein verteilten Partikeln ist mit einem Wirkungsgrad von 90 bis 99 % besonders effizient.
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Antonios Sarikas