Hvad er en temperaturgradient?
En temperaturgradient er den gradvise varians i temperaturen med afstand. Gradientens hældning er konsistent inden for et materiale. En gradient etableres når som helst to materialer ved forskellige temperaturer er i fysisk kontakt med hinanden. Enheder med mål for temperaturgradienter er grader pr. Enhedsafstand, såsom ° F pr. Tomme eller ° C pr. Meter.
Mange temperaturgradienter findes naturligt, mens andre oprettes. Den største temperaturgradient på jorden er selve jorden. Temperaturen på jordens kerne estimeres til ca. 5.000 ° C ca. 9.000 ° C); Det er 6.650 ° F (3.700 ° C) ved grænsen mellem kernen og mantelen, mens skorpetemperaturen er ca. 93 ° C (93 ° C). Hvert lag har en temperaturgradient af en anden hældning, afhængigt af lagets ledningsevne.
Der findes ingen temperaturgradient mellem jorden og solen, fordi der ikke er en atmosfære mellem dem. Varmekapacitet er evnen til enmateriale til at holde varme. Et vakuum har nul varmekapacitet.
konvektion ødelægger en termisk gradient. Ved opvarmning af en gryde med sauce bliver den flydende tættest på brænderen den hotteste. Når den omrøres, blandes den varme væske med køligere væske, varmen bliver jævnt fordelt, og temperaturgradienten er annulleret.
Hvis den ikke er stireret, vil konvektiv varmeoverførsel medføre, at varm væske stiger og koldt falder, og en vis cirkulation vil forekomme, selvom den ikke vil være så effektiv som aktiv omrøring. Over tid vil ledningskræfter, der overfører varme fra bunden, etablere ligevægt med de konvektive kræfter, der får vandet til at cirkulere. Hvis varmekilden er lav, vil cirkulation være langsom, en stejl temperaturgradient kan eksistere, og saucen kan brændes på bunden. Hvis varmen er høj, koges saucen, varmeoverførsel ved konvektion vil være høj, og temperaturgradienten WIll være nær nul.
Isolering bruges til at forsinke varmeoverførsel ved at sætte materiale med lav varmeledningsevne ved siden af varmekilden. Isoleringen hjælper med at bevare den termiske gradient mellem det isolerede objekt og omgivelsesforhold. Kaffe forbliver varmere i en skumkop end i en aluminiumskop, fordi skummet fører mindre let. Ligeledes kan kaffedrikkeren brænde et par fingre, der henter aluminiumskoppen, fordi den termiske gradient er nær nul, og temperaturen på ydersiden af koppen er næsten den samme som indersiden af koppen.
For at være stabil skal en termisk gradient have en konstant varmekilde og en tilgængelig køleplade. Opretholdelse af konstante gradienter er sjældent vigtigt, undtagen når man udfører kemiske reaktioner. Mange industrielle processer kræver omhyggelig varmekontrol. Den levende celle skal også opretholde omhyggelig varmekontrol for optimal ydeevne. Mens forskere forstår, hvordan den menneskelige krop som helhed opretholder en temperaturgradient mellem denS kerne og omverdenen, de muligheder, der er tilgængelige for individuelle celler, er mindre klare.