Vad är en temperaturgradient?

En temperaturgradient är den gradvisa variansen i temperaturen med avstånd.Gradientens lutning är konsekvent inom ett material.En lutning upprättas när som helst två material vid olika temperaturer är i fysisk kontakt med varandra.Enheter med mått på temperaturgradienter är grader per enhetsavstånd, såsom deg; f per tum eller deg; c per meter.

Många temperaturgradienter finns naturligt, medan andra skapas.Den största temperaturgradienten på jorden är själva jorden.Temperaturen på jordens kärna uppskattas till cirka 9 000 deg; F (5 000 deg; c);Det är 6 650 deg; F (3 700 deg; c) vid gränsen mellan kärnan och manteln, medan skorpetemperaturen är cirka 200 deg; F (93 deg; c).Varje skikt har en temperaturgradient i en annan lutning, beroende på skiktets värmeledningsförmåga.

Det finns ingen temperaturgradient mellan jorden och solen eftersom det inte finns en atmosfär mellan dem.Värmekapacitet är förmågan för ett material att hålla värmen.Ett vakuum har noll värmekapacitet.

Konvektion förstör en termisk gradient.Vid uppvärmning av en kruka med sås blir vätskan närmast brännaren den hetaste.När den omrörs blandas den heta vätskan med svalare vätska, värmen blir jämnt fördelad och temperaturgradienten ogiltigförklaras.

Om det lämnas ostört, kommer konvektiv värmeöverföring att få varm vätska att stiga och kyla faller, och en del cirkulation kommer att inträffa, kommer att inträffa,Även om det inte kommer att vara så effektivt som aktiv omrörning.Med tiden kommer ledningskrafterna som överför värme från botten att etablera jämvikt med de konvektiva krafterna som får vattnet att cirkulera.Om värmekällan är låg kommer cirkulationen att vara långsam, en brant temperaturgradient kan existera och såsen kan brännas på botten.Om värmen är hög kommer såsen att koka, värmeöverföring med konvektion kommer att vara hög och temperaturgradienten kommer att vara nära noll.

Isolering används för att fördröja värmeöverföring genom att sätta material med låg värmeledningsförmåga bredvid värmekällan.Isoleringen hjälper till att upprätthålla den termiska gradienten mellan det isolerade objektet och omgivningsförhållandena.Kaffe kommer att förbli varmare i en skumkopp än i en aluminiumkopp eftersom skummet leder värmen mindre lätt.På samma sätt kan kaffedrinkaren bränna några fingrar som plockar upp aluminiumkoppen eftersom den termiska gradienten är nära noll och temperaturen på koppen är nästan densamma som insidan av koppen.

Att vara stabil, en termiskGradient måste ha en konstant värmekälla och en tillgänglig kylfläns.Att upprätthålla konstant lutningar är sällan viktigt, utom när man genomför kemiska reaktioner.Många industriella processer kräver noggrann värmekontroll.Den levande cellen måste också upprätthålla noggranna värmekontroller för optimal prestanda.Medan forskare förstår hur människokroppen som helhet upprätthåller en temperaturgradient mellan dess kärna och omvärlden, är alternativen som är tillgängliga för enskilda celler mindre tydliga.