Wat is een temperatuurgradiënt?
Een temperatuurgradiënt is de geleidelijke variantie in temperatuur met afstand. De helling van de gradiënt is consistent binnen een materiaal. Een gradiënt wordt op elk moment vastgesteld dat twee materialen bij verschillende temperaturen in fysiek contact met elkaar zijn. Meeteenheden van temperatuurgradiënten zijn graden per afstand van eenheid, zoals ° F per inch of ° C per meter.
Er bestaan natuurlijk veel temperatuurgradiënten, terwijl andere worden gemaakt. De grootste temperatuurgradiënt op aarde is de aarde zelf. De temperatuur van de kern van de aarde wordt geschat op ongeveer 9.000 ° F (5.000 ° C); Het is 6.650 ° F (3.700 ° C) aan de grens tussen de kern en de mantel, terwijl de korsttemperatuur ongeveer 200 ° F (93 ° C) is. Elke laag heeft een temperatuurgradiënt van een andere helling, afhankelijk van de warmtegeleidbaarheid van de laag.
Er bestaat geen temperatuurgradiënt tussen de aarde en de zon omdat er geen atmosfeer tussen hen is. Warmtecapaciteit is de mogelijkheid voor eenmateriaal om warmte vast te houden. Een vacuüm heeft nul warmtecapaciteit.
convectie vernietigt een thermische gradiënt. Bij het verwarmen van een pot saus wordt de vloeistof die het dichtst bij de brander ligt de heetste. Wanneer geroerd, mengt de hete vloeistof met koelere vloeistof, wordt de warmte gelijkmatig verdeeld en wordt de temperatuurgradiënt vernietigd.
Als het niet -ingestelde, zal de convectieve warmteoverdracht ertoe leiden dat warme vloeistof oprijst en koud is, en er zal enige bloedsomloop optreden, hoewel het niet zo effectief zal zijn als actief roeren. Na verloop van tijd zullen de geleidingskrachten die warmte van de bodem overbrengen, evenwicht vaststellen met de convectieve krachten waardoor het water circuleert. Als de warmtebron laag is, zal de bloedsomloop traag zijn, kan een steile temperatuurgradiënt bestaan en kan de saus op de bodem worden verbrand. Als de warmte hoog is, zal de saus koken, de warmteoverdracht door convectie zal hoog zijn en de temperatuurgradiënt WIzal bijna nul zijn.
isolatie wordt gebruikt om warmteoverdracht te vertragen door materiaal met een lage warmtegeleidbaarheid naast de warmtebron te plaatsen. De isolatie helpt de thermische gradiënt tussen het geïsoleerde object en omgevingscondities te behouden. Koffie blijft warmer in een schuimbeker dan in een aluminium beker omdat het schuim minder gemakkelijk warmte geleidt. Evenzo kan de koffiedrinker een paar vingers verbranden die de aluminium beker oppakt omdat de thermische gradiënt bijna nul is en de temperatuur van de buitenkant van de beker bijna hetzelfde is als de binnenkant van de beker.
Om stabiel te zijn, moet een thermische gradiënt een constante warmtebron en een beschikbare koellichaam hebben. Het handhaven van constante gradiënten is zelden belangrijk, behalve bij het uitvoeren van chemische reacties. Veel industriële processen vereisen zorgvuldige warmtebestrijding. De levende cel moet ook zorgvuldige warmtebeheersing handhaven voor optimale prestaties. Terwijl wetenschappers begrijpen hoe het menselijk lichaam als geheel een temperatuurgradiënt onderhoudt tussenS Core en de buitenwereld, de beschikbare opties voor individuele cellen zijn minder duidelijk.