TTPP

1. Mecanisme de transmitere a caldurii

Transferul termic se realizeaza, în natura, prin trei mecanisme: conductia, convectia si radiatia.

Conductia caldurii este mecanismul prin care caldura se transmite din aproape în aproape în medii solide, lichide sau gazoase.

De exemplu, o bara încalzita la unul din capete va înregistra, în timp, o crestere a temperaturii la capatul opus.

Convectia caldurii este mecanismul prin care transferul termic este efectuat cu ajutorul unui fluid (lichid sau gaz) aflat în miscare.

De exemplu: fluidele de racire si ungere utilizate în timpul prelucrarilor mecanice. Ele preiau caldura din zona de aschiere prin convectie.

Radiatia este mecanismul prin care caldura este transportata la distanta, fara ajutorul unui mediu intermediar.

De exemplu: o piesa tinuta intr-un cuptor electric în vederea efectuarii unui tratament termic asupra sa. Piesa este încalzita prin radiatie.

Aceste mecanisme nu intervin solitar în aplicatiile practice, industriale. De obicei, se iau în consideratie numai acele mecanisme care au o influenta predominanta comparativ cu celelalte. Aceasta simplificare permite reducerea efortului necesar rezolvarii problemei în cauza.

2. Ecuatia de transfer termic. Cazul unidimensional, stationar.

Se considera o bara, de lungime L si sectiune tranversala A, încalzita la un capat (Fig. 1a). Caldura se transmite de-a lungul barei astfel încât, la un moment dat, se va înregistra o crestere de temperatura la capatul opus. Considerând ca bara are peretii izolati, caldura se transmite în lungul abscisei x, printr-un process de conductie unidimensionala. Asa cum se obisnuieste în literatura de specialitate, pentru demonstrarea ecuatiei tranferului termic, se considera un volum elementar închis (nu face schimb de masa cu exteriorul) (Fig. 1b) situat între abscisele x si .

Pentru acest volum elementar se scrie Legea I a Termodinamicii:

, (1)

unde qi sunt fluxurile de caldura schimbate de volum cu exteriorul. Se respecta regula cunoscuta din Termodinamica potrivit careia un flux termic este pozitiv daca el este primit de sistem si este negativ în caz contrar; wi sunt lucrurile mecanice (pe unitatea de timp) schimbate de sistem cu exteriorul. Acestea sunt considerate negative daca sunt efectuate de exterior asupra sistemului si pozitive în caz contrar; E este energia interna a sistemului; t este timpul.