Lĩnh vực 09
Kỹ thuật nhiệt
Nhiệt truyền đi như thế nào, và cách giữ nhiệt lại hoặc ngăn nhiệt vào
Kỹ thuật nhiệt nói về nhiệt: nhiệt truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn như thế nào, và các kỹ sư dùng vật liệu, lớp cách nhiệt và hình dạng ra sao để giữ ấm cho ngôi nhà, giữ mát cho đồ uống hay giữ cho máy móc không bị quá nhiệt.
Phù hợp với ai
Trẻ em thắc mắc vì sao chiếc thìa kim loại nóng lên trong cốc trà, và những người học thích làm thí nghiệm với các vật liệu quen thuộc hằng ngày.
Bạn sẽ học được gì
- Nhiệt truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn như thế nào
- Vì sao có vật liệu dẫn nhiệt tốt, còn có vật liệu lại cách nhiệt
- Mọi vật nóng lên và nguội đi nhanh hay chậm, và điều đó phụ thuộc vào gì
- Các kỹ sư chọn vật liệu theo tính chất nhiệt như thế nào
Ví dụ thí nghiệm
-
Đun nóng một đầu của những thanh làm bằng các vật liệu khác nhau và so sánh đầu kia nóng lên nhanh như thế nào.
-
Bọc một chiếc cốc ảo bằng các lớp cách nhiệt khác nhau và xem đồ uống giữ được nóng trong bao lâu.
-
Thay đổi độ dày của một bức tường và so sánh lượng nhiệt truyền qua tường.
Những thứ bạn có thể chế tạo
-
Một hộp cơm cách nhiệt tốt
-
Một bức tường giữ ấm cho căn phòng
-
Một tấm tản nhiệt đơn giản cho linh kiện điện tử
Những ví dụ này cho thấy loại công việc trong lĩnh vực này. Các bài học khi được phát hành có thể khác.
Những gì mô phỏng đơn giản hóa
- Sự truyền nhiệt được tính bằng các mô hình học tập đơn giản hóa và một vài tính chất cho mỗi vật liệu.
- Không khí chuyển động và ánh nắng được đơn giản hóa; các tòa nhà và máy móc thật phức tạp hơn và cần được chuyên gia kiểm tra.
Mọi mô phỏng đều đơn giản hóa thực tế. Hiểu mô phỏng đơn giản hóa như thế nào cũng là một phần của việc học kỹ thuật.
Liên hệ với các môn học ở trường
Vật lý (nhiệt và nhiệt độ), hóa học (vật liệu), địa lý (khí hậu), thiết kế và công nghệ
Liên hệ với các lĩnh vực khác
Kỹ thuật nhiệt liên hệ với kết cấu và vật liệu, với mạch điện (linh kiện nóng lên) và với hệ thống điều khiển (bộ điều nhiệt).
Điều nên biết
Bình giữ nhiệt giữ đồ uống nóng hoặc lạnh vì nó làm chậm mọi con đường mà nhiệt có thể truyền đi.