Μεταβατική Αγωγή ή Αγωγή Μη Σταθερής Κατάστασης

Εισαγωγή στη μεταβατική αγωγιμότητα

Συνώνυμο της αγωγιμότητας μη σταθερής κατάστασης, η μεταβατική αγωγιμότητα αναφέρεται σε μια διαδικασία όπου η θερμική ενέργεια μεταφέρεται στο μέσο που δεν είναι ποτέ σταθερή. Ο ρυθμός ροής θερμότητας συνεχίζει να κυμαίνεται. Αυτό μπορεί  να οφείλεται στην προέλευση των διαφοροποιημένων ρυθμών μεταφοράς θερμότητας που μπορεί είτε να αλλάζουν συνεχώς στο μέσο είτε λόγω των ιδιοτήτων του μέσου.

Παραδείγματα παροδικής αγωγιμότητας θερμότητας περιλαμβάνουν οποιαδήποτε μορφή αγωγιμότητας που δεν τελειώνει με αγωγιμότητα σταθερής κατάστασης. Για παράδειγμα, μια ζεστή χάλκινη μπάλα που βυθίζεται σε ένα βαρύ υγρό σε χαμηλή θερμοκρασία.

Στην παρακάτω συζήτηση, θα ασχοληθούμε με αρκετές ερωτήσεις παροδικής αγωγιμότητας και όλες τις βασικές έννοιες.

Έννοια της παροδικής θερμικής αγωγιμότητας

Η παροδική αγωγιμότητα αναφέρεται ως ένα στάδιο κατά το οποίο υπάρχει αλλαγή στη θερμοκρασία ενός σώματος. Όπως μπορεί να υπονοηθεί από τον ίδιο τον όρο, παροδικό σημαίνει μη σταθερό. Έτσι, η παροδική αγωγιμότητα αναφέρεται σε μια διαδικασία κατά την οποία η θερμοκρασία αλλάζει με το χρόνο σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο μέσα σε ένα αντικείμενο.

Η αγωγιμότητα μη σταθερής κατάστασης είναι ένας άλλος όρος που αναφέρεται στην εξάρτηση της θερμοκρασίας από το χρόνο μέσα σε ένα αντικείμενο. Αυτές οι καταστάσεις συνήθως συμβαίνουν όταν υπάρχει σημαντική αλλαγή στη θερμοκρασία ενός αντικειμένου.

Το σύστημα δεν είναι ποτέ πιθανό να φτάσει σε μια κατάσταση αμετάβλητης κατανομής στο χρόνο ως προς τη θερμοκρασία. Αυτή η κατάσταση συμβαίνει συνήθως όταν η εσωτερική θερμότητα παράγεται πολύ γρήγορα για να επιτευχθεί ισορροπία θερμοκρασίας.

Εφαρμογές Μεταβατικής Αγωγής

Μερικές από τις κύριες εφαρμογές της παροδικής αγωγιμότητας περιλαμβάνουν –

• Ηλεκτρικό σίδερο

Ένα ηλεκτρικό σίδερο αποτελείται από ένα πηνίο θέρμανσης που είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια. Όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος, η υπάρχουσα θερμική ενέργεια από το στοιχείο μεταφέρεται στα παρακείμενα σώματα και η θερμαινόμενη μεταλλική βάση του σιδήρου μεταφέρει τη θερμότητα στο αντικείμενο.

Δεδομένου ότι η λαβή ενός ηλεκτρικού σίδερου αποτελείται από μονωτικό υλικό, δεν θα υπάρξει σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας.

• Σβήσιμο στεντ στεφανιαίας αρτηρίας

Αυτή είναι μια άλλη σημαντική εφαρμογή της παροδικής αγωγιμότητας. Το stent είναι μια σημαντική ιατρική συσκευή που χρησιμοποιείται για το άνοιγμα μιας φραγμένης αρτηρίας για να επιτρέψει στο αίμα να συνεχίσει να ρέει.

Τώρα, αν δούμε τη διαδικασία κατασκευής, περιλαμβάνει τη διατήρηση του μετάλλου σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια την ψύξη του. Όλη αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί το φαινόμενο της προσομοίωσης.

Ανάλυση συστήματος ομαδοποιημένη

Όσον αφορά την ανάλυση μεταφοράς θερμότητας, μερικές φορές τα σώματα παίζουν το ρόλο ενός λαμπτήρα με ομοιόμορφη θερμοκρασία στο εσωτερικό μέρος ενώ λαμβάνει χώρα η μεταφορά θερμότητας. Η θερμοκρασία των ρυθμισμένων σωμάτων μπορεί να θεωρηθεί μόνο ως συνάρτηση του χρόνου, επειδή η ανάλυση μεταφοράς θερμότητας χρησιμοποιεί αυτή την ιδέα. Αυτή η συνάρτηση είναι γνωστή ως ανάλυση συστήματος αθροιστική.

Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της ανάλυσης είναι ότι παρέχει μια μεγάλη ευκαιρία να απλοποιηθούν ορισμένες κατηγορίες ζητημάτων μεταφοράς θερμότητας με μεγαλύτερη ακρίβεια. Εκτός από αυτό, βοηθά επίσης στην κατανόηση της ποσότητας της μεταφοράς θερμότητας καθώς φτάνει τα ανώτερα και κατώτερα όρια της θερμοκρασίας.

Κριτήρια για ομαδική ανάλυση συστήματος

Η ανάλυση του συμπαγούς συστήματος επιτυγχάνει να παρέχει ένα πλαίσιο για την κατανόηση της ανάλυσης μεταφοράς θερμότητας. Το πρώτο κριτήριο ορίζεται ως το χαρακτηριστικό μήκος που προσδιορίζεται από τον αριθμό Biot που εκφράζεται ως 

Bi =Συναγωγή στην επιφάνεια του σώματος / Αγωγή εντός του σώματος

Όταν ένα καυτό ρευστό θερμαίνει ένα στερεό σώμα, η θερμότητα μεταφέρεται πρώτα στο σώμα και μετά μέσα στο ίδιο αντικείμενο. Εδώ, ο αριθμός biot αναφέρεται στον λόγο της εσωτερικής αντίστασης που υπάρχει στο σώμα προς την αγωγιμότητα της θερμότητας που αφορά την εξωτερική του αντίσταση. Έτσι, αντιπροσωπεύει τη μικρή αντίσταση στην αγωγιμότητα της θερμότητας και τις κλίσεις θερμοκρασίας που υπάρχουν μέσα στο σώμα.

Παρατηρήσεις σχετικά με τη μεταφορά θερμότητας στο συμπαγές σύστημα

Για οποιαδήποτε δεδομένη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας, ένα κακώς κατασκευασμένο σύστημα μεταφοράς στο έδαφος θα οδηγήσει σε κακή αγωγιμότητα στο σώμα. Ομοίως, η ανάλυση του συστήματος άθροισης δεν εφαρμόζεται όταν υπάρχει υπερπληθυσμός στην επιφάνεια. Η μεταφορά θερμότητας από ένα σώμα σε ένα σχετικά ψυχρότερο περιβάλλον μπορεί να ληφθεί ως παράδειγμα εδώ. Λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα της διαφοράς θερμοκρασίας, αλλά αυτή η ενέργεια προέρχεται αρχικά από την περιοχή κοντά στην επιφάνεια. Έτσι, η θερμοκρασία κοντά στο σώμα της επιφάνειας πέφτει.

Αυτή η κατάσταση δημιουργεί συνήθως ένα σενάριο όπου δημιουργείται η διαβάθμιση θερμοκρασίας που υπάρχει μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής περιοχής του σώματος. Η προκύπτουσα διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο περιοχών επιτρέπει τη μεταφορά θερμότητας, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της περιοχής του σώματος.

Έτσι, η διαφορά θερμοκρασίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητα του αντικειμένου να μεταφέρει θερμότητα στην εξωτερική επιφάνεια σε σύγκριση με την ικανότητα της γύρω περιοχής να σπρώχνει τη θερμότητα μακριά από την επιφάνεια.

Συμπέρασμα 

Συμπερασματικά, η παροδική αγωγιμότητα είναι μια σημαντική έννοια στη μελέτη πολλών πρακτικών παραδειγμάτων στην καθημερινή μας ζωή και πώς σχετίζεται με τις βασικές έννοιες της χημείας. Η ανάλυση του συστήματος κατ 'αποκοπή παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της εφαρμογής της παροδικής αγωγιμότητας και των ευρειών εφαρμογών της χρησιμοποιώντας ορισμένα κριτήρια. Αυτό το σύστημα υποστηρίζεται περαιτέρω από αρκετές παρατηρήσεις σχετικά με τη μεταφορά θερμότητας για την κατανόηση των περίπλοκων λεπτομερειών που εμπλέκονται. Η κατανόηση αυτών των βασικών εννοιών βοηθά επίσης στη συσχέτιση της εισαγωγής με την παροδική αγωγιμότητα και πώς σχετίζεται με διάφορα πεδία.