Science >> Wetenschap >  >> Energie

Hoe converteert warmte -energie naar rotatie -energie?

Warmte -energie wordt niet direct omgezet in rotatie -energie. Het kan echter indirect objecten door een paar mechanismen draaien:

1. Thermische expansie en samentrekking:

* ongelijke verwarming: Wanneer een object ongelijkmatig wordt verwarmd, breiden verschillende onderdelen verschillende snelheden uit. Dit creëert stress en kan ervoor zorgen dat het object buigt of draait, wat leidt tot rotatie. Stel je een bimetallische strip voor - Wanneer je wordt verwarmd, wordt de ene kant meer dan de andere uitgezet, waardoor deze buigt en mogelijk draait.

* vloeistoffen: In een gas of vloeistof creëert verwarming convectiestromen. Deze stromen kunnen energie overbrengen naar roterende objecten in de vloeistof, waardoor ze draaien. Denk aan een windmolen - de wind, aangedreven door temperatuurverschillen, roteert de messen.

2. Wrijving en viscositeit:

* Wrijving: Warmte gegenereerd door wrijving kan ertoe leiden dat een object roteert. Stel je bijvoorbeeld een draaiende top voor. De wrijving tussen de bovenkant en het oppervlak vertraagt ​​het naar beneden en zet een deel van de rotatie -energie om in warmte. Omgekeerd kan de wrijving tussen de bovenkant en het oppervlak ook warmte -energie naar de bovenkant overbrengen, waardoor het sneller draait.

* viscositeit: In vloeistoffen creëert viscositeit interne wrijving terwijl de vloeistof stroomt. Deze wrijving kan warmte -energie omzetten in rotatie -energie binnen de vloeistof zelf. Een viskeuze vloeistof die in een container wervelt, zal bijvoorbeeld rotatie ervaren die wordt aangedreven door de warmte -energie die eraan wordt overgedragen.

3. Moleculaire trillingen en botsingen:

* Brownse beweging: Op microscopisch niveau zorgt warmte -energie ervoor dat moleculen trillen en botsen. Deze botsingen kunnen het momentum overbrengen en in bepaalde situaties kan deze momentumoverdracht resulteren in een netto rotatiebeweging. Dit is met name relevant voor grote moleculen of complexe systemen zoals polymeren.

4. Externe krachten:

* Warmtemachines: Warmtemotoren zetten warmte -energie om in mechanische energie, inclusief rotatie -energie. Dit wordt bereikt door de uitbreiding en samentrekking van een werkvloeistof te gebruiken om een ​​roterende as aan te drijven.

belangrijke opmerkingen:

* geen directe conversie: Warmte -energie verandert niet direct in rotatie -energie. In plaats daarvan wordt de warmte -energie gebruikt om wrijving te overwinnen, drukgradiënten te creëren of moleculaire beweging te induceren, wat vervolgens tot rotatie leidt.

* Energiebesparing: De totale energie blijft altijd constant. Warmte -energie kan worden omgezet in andere vormen van energie, zoals rotatie -energie, maar de totale hoeveelheid energie blijft hetzelfde.

Samenvattend, hoewel warmte -energie zelf niet direct wordt omgezet in rotatie -energie, kan het bijdragen aan rotatiebeweging door factoren zoals thermische expansie, wrijving, moleculaire beweging en externe krachten zoals warmtemotoren te beïnvloeden.