วันศุกร์ที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2559

หลักการถ่ายเทความร้อนของฉนวนกันความร้อน



การถ่ายเทความร้อน โดย ธรรมชาติจะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ เล่นเดียวกับน้ำที่ไหลจากที่สูงไปยังที่ต่ำ วิธีการถ่ายเทความร้อน แบ่งออกเป็น 3 วิธีหลัก ๆ คือ การนำความร้อน (Conduction) การพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสีความร้อน (Thermal radiation) การนำความร้อน คือ ปรากฏการณ์ที่พลังงานความร้อนถ่ายเทพลังงานโดยอาศัยการเคลื่อนที่ของมวลสารของของไหล หรือก๊าซ ที่มีพลังงานบรรจุอยู่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง สำหรับการแผ่รังสีความร้อน รังสีความร้อน คือ การถ่ายเทความร้อนโดยอาศัยสเปคตรัมการแผ่รังสี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกมาจากพื้นผิวของวัตถุที่ถูกกระตุ้นทางความร้อน รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ (ซึ่งรวมแสงที่ตามองเห็น คลื่นวิทยุและรังสีเอ็กซ์) จะกระจายออกทุกทิศทุกทาง และเมือรังสีนี้ไปกระทบอีกวัตถุหนึ่ง บางส่วนอาจสะท้อนกลับ บางส่วนอาจส่งผ่านทะลุไป และบางส่วนอาจถูกดูดกลืนไว้ ถ้ารังสีที่ตกกระทบคือ รังสีความร้อน รังสีที่ถูกดูดกลื่นไว้จะปรากฏเป็นความร้อนภายในวัตถุที่ดูดกลื่นรังสีนั้นไว้
จากคำจำกัดความข้างต้น จะเห็นว่าการนำความร้อนและการพาความร้อนต้องมีตัวกลางในการส่งถ่ายพลังงาน ขณะที่การแผ่รังสีความร้อนไม่จำเป็นต้องมี และในความเป็นจริงหากมีสิ่งใดมากั้นกลางระหว่างวัตถุ 2 ชิ้นนั้นก็จะเป็นอุปสรรคต่อการแผ่รังสีของวัตถุทั้งสองนั้น  ตัวอย่างการแผ่รังสีความร้อนที่พบเห็นได้ง่ายต่อ การแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ที่นำความอบอุ่นมาสู่โลก โดยความร้อนของดวงอาทิตย์สามารถส่งผ่านมายังผิวโลกได้ โดยผ่านบริเวณที่ไม่มีอะไรเลยแม้แต่อากาศที่เรียกว่า ภาวะสุญญากาศ 
เป็นระยะทางถึง 150 ล้านกิโลเมตร (93 ล้านไมล์) อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง การถ่ายเทความร้อนมักไม่ปรากฏว่าเป็นวิธีใดวิธีหนึ่งโดยเฉพาะ แต่จะเป็นรูปแบบผสมของวิธีดังกล่าวข้างต้นรวมกัน เพียงแต่รูปแบบไหนจะสำคัญมากกว่าเป็นกรณี ๆ ไปเท่านั้น

การนำความร้อน
การนำความร้อนจริง ๆ แล้วเป็นกระบวนการ ซึ่งเกิดขึ้นบนชั้นอะตอมของ อนุภาคพบว่าในโลหะ การนำความร้อนเป็นผลมาจากเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนอิสระ (คล้ายการนำไฟฟ้า) ในของเหลวและของแข็งที่มีสภาพนำความร้อนต่ำการสั่นของโมเลกุลข้างเคียงคิดว่าจะเป็นสาเหตุให้เกิดการนำความร้อนขึ้น ส่วนก๊าซการนำความร้อนเกิดขึ้นผ่านการสั่นระหว่างโมเลกุล อย่างไรก็ตาม ผลของการถ่ายเทความร้อนด้วยการนำที่เกิดขึ้นทั้งหมดอธิบายในลักษณะผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุทั้งระบบ ไม่ได้เจาะลึกถึงระดับโมเลกุล ซึ่งจากการทดลองพบว่า อัตราการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อนเป็นลัดส่วนตรงกับผลต่างของอุณหภูมิคร่อมผิววัตถุ (ด้านอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ) และพื้นที่ผิวที่ความร้อนไหลผ่าน (ตั้งฉากกับทิศทางการไหลของความร้อน) แต่จะเป็นลัดส่วนกลับกับความหนาของวัตถุนั้น (ระยะทางที่ความร้อนถ่ายเท)

ขอบคุณและรูปภาพ
หนังสือ คู่มือ ฉนวนความร้อน

ไม่มีความคิดเห็น:

โพสต์ความคิดเห็น