مباحث انتقال حرارت در خنک سازی

[ravegoat]

انتقال حرارت علمی هستش که به ما میگه اگر بخواهیم یه مجموعه فرضا" یه پرتقال رو در زمان معین از یه دمایی به دمای دیگه ای برسونیم چقدر و چگونه باید باهاش تبادل گرما انجام بدیم. به عنوان مثال اگر بخواهیم جناب پرتقال رو ظرف یک ساعت از دمای 15 درجه ی سانتی گراد به دمای 10 درجه ی سانتی گراد برسونیم, انتقال حرارت میگه پرتقال رو یک ساعت در معرض بادی با سرعت 50 کیلومتر بر ساعت با دمای 5 درجه ی سانتی گراد قرار بده.
برخلاف علم ترمودینامیک که فقط با مقدار انتقال گرما سروکار داره, در انتقال حرارت علاوه بر مقدار گرما, زمان انتقال گرما و چگونگی انتقال گرما هم بررسی میشه.

مکانیزم های انتقال حرارت
می خواهیم اینجا بررسی چند تا راه برای انتقال گرما وجود داره:

• رسانش: روش انتقال حرارتی است که بیش تر در اجسام جامد قابل توجه هستش. وقتی ناحیه ای از جسم جامد گرم بشه, اتم های اون ناحیه شروع به نوسان می کنن و اتم های کناری خودشون رو هم به نوسان در میارن. این که هر اتم, اتم کناری خودش رو وادار به نوسان کنه باعث میشه کل اتم های جسم جامد خبردار بشن که بخشی از جسم در حال گرم شدنه. وقتی کل اتم ها نوسان کنن دمای جسم هم بالا میره. حالا در برخی از مواد اتم ها سریع تر به هم خبر میدن که ما در حال گرم شدن هستیم که به این مواد رسانای گرما گفته میشه مثل مس و آلومینیوم. در برخی دیگه از مواد هم اتم ها آهسته تر به هم خبر میدن که بهشون عایق گرما گفته میشه مثل چوب. در اکثر مایعات و گاز ها چون فاصله ی مولکولی خیلی زیاده, خیلی طول می کشه که اتمی به اتم همسایه اش بگه من دارم گرم میشم.
• جا به جایی یا همرفتی: در این روش گرما به واسطه ی حرکت مولکول ها منتقل میشه نه صرفا" نوسان اتم ها. پس فقط در مایعات و گاز ها که مولکول های توانایی حرکت دارن می تونیم انتظار انتقال حرارت جا به جایی رو داشته باشیم. جا به جایی خودش سه شکل داره:

1. جا به جایی طبیعی: وقتی مایع یا گازی دماش تغییر کنه, چگالیش هم تغییر می کنه. حالا اون ناحیه ای که چگالیش بیش تره به خاطر گرانش میاد پایین و اون ناحیه که چگالیش کم تره میره بالا. گرانش به عنوان یه عامل طبیعی مایع یا گاز را حرکت میده و به شکل طبیعی گرما رو جا به جا می کنه.
2. جا به جایی اجباری: در این روش یه عامل خارجی مثل یک فن یا پمپ به حرکت گاز یا مایع برای انتقال حرارت کمک می کنه.
3. تغییر فاز: در این روش با تغییر فاز یک سیال گرما منتقل میشه. نمونه اش مبرد درون یخچال است که گرما رو از محفظه ی یخچال می گیره و از فاز مایع به گاز تبدیل میشه (جوشش) و بعد این گرما رو به محیط منتقل می کنه و از فاز گاز به فاز مایع بر می گرده (میعان).

• تابش: هر جسمی که دمایی بالا تر از صفر کلوین داشته باشه از خودش موج الکترومغناطیسی تابش می کنه و همچنین می تونه موج های تابش شده از سایر اجسام رو هم جذب کنه. با تابش موج دمای جسم کاهش و با جذب موج دمای اون افزایش پیدا می کنه.

mechanisms.heat.transfer.jpg

مثال هایی از انتقال حرارت در یک رایانه
در داخل کیس یه رایانه میشه مکانیزم های مختلف انتقال حرارت رو دید. پردازنده از راه رسانش گرمایی رو که تولید کرده به هیت سینک منتقل می کنه. بعد یه فن روی هیت سینک نصب شده که از راه جا به جایی اجباری هیت سینک رو خنک می کنه. گرمای حاصل از قطعات مادربورد شما به شکل جا به جایی طبیعی توسط هوا دفع میشه. گرچه جا به جایی طبیعی نسبت به اجباری گرمای کمی رو منتقل می کنه ولی یه روش کاملا" مجانی هستش در حالی که ما باید برای جا به جایی اجباری هزینه ای جهت خرید فن پرداخت کنیم. تمامی اجزای کیس چون در دمایی بالا تر از صفر مطلق هستند, از راه تابش با هم تبادل گرما دارن ولی این مقدار تبادل ناچیزه. هرچی دما بیش تر بشه مقدار تابش هم افزایش پیدا می کنه.

تا اینجا اگر سوالی هست بپرسید چون به امید خدا به زودی وارد بخش های ریاضیش میشیم؛ آرمینبرای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید