1.Zemskie energie pierwotne i użyteczne Rozróżnia się cztery podstawowe formy energii użytecznej. Są to: energie chemiczne (energie wiązań chemicznych), energia mechaniczna, ciepło i światło. W celu zaspokojenia potrzeb energetycznych wykorzystuje się dostępne źródła energii pierwotnych, do których zaliczyć można źródła konwencjonalne (kopalne paliwa organiczne, przepływy cieków wodnych, biomasa) oraz niekonwencjonalne (paliwa nuklearne, promieniowanie słoneczne, ruch powietrza, pływy i falowanie mórz, ciepło wnętrza ziemi, biogaz, ciepło oceanów i in.) Na Ziemi człowiek dysponuje zasobami energii nieodnawialnej (zakumulowanej) i odnawialnej. Do zasobów nieodnawialnych zaliczyć można energię kinetyczną ruchu obrotowego Ziemi i energię grawitacyjną, energię geotermiczną (ciepło wnętrza Ziemi), energię zawartą w paliwach nuklearnych (np. uran i tor) i energię chemiczną zawartą w paliwach organicznych (węgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny, metan). Energie kinetyczną, grawitacyjną, geotermiczną i nuklearną Ziemia pozyskała w czasie swojego powstawania. Natomiast źródłem energii chemicznej był - związany z życiem - proces fotosyntezy, przebiegający szczególnie intensywnie przez ostatnich kilkaset milionów lat. Źródłem ziemskiej energii odnawialnej jest Słońce i - w minimalnej części - Księżyc.	5.Elektryczne straty cieplne a elektryczna generacja ciepła użytecznego. Elektrotermiczne straty cieplne urządzeń elektrycznych -moc słońca jest 10 tys. razy większa niż wykorzystywane przez nas moce -w kanale elektromagnetycznym występują straty cieplne Rozpływ monochromatycznych energii elektromagnetyczne A1 - całkowita energia A2 - energia elektromagnetyczna występująca poza głównym torem przepływu energii (tracona) przez urządzenia np. (układ regulacyjny) A3 - energia elektromagnetyczna głównym torze przepływu energii przez urządzenie elektryczne A4 - energia elektromagnetyczna głównego toru elektromagnetycznego urządzenia która jest bezpowrotnie i w sposób nieunikniony tracona A4 - energia elektromagnetyczna wypromieniowana poza urządzenie A4 - energia elektromagnetycznych strat cieplnych A5 - energia elektromagnetyczna na wejściu toru elektromagnetycznego urządzenia przeznaczona do dalszego przesyłu Generacja elektromagnetycznych strat cieplnych w strukturze ciał materialnych występują ładunki elektryczne dwojakiego rodzaju: - ładunki swobodne (elektrony i jony) przemieszczają się w ciałach materialnych na odległości makroskopowe - związane (elektrony związane), których ruch ograniczony jest do odległości makroskopowych Ładunki te wchodzą w skład różnych części urządzeń elektrycznych działaniu sił pola elektrycznego Fe i magnetycznego Fm zgodnie ze wzorem Lorentza Siły Fe są przyczyną ruchu ładunków, które w procesie zderzeń i/lub tarcia wewnętrznego pokazują część swojej energii kinetycznej cząstkom struktury tworzących ciało materialne. Wzrost Ek tworzących ciało jest równoznaczny ze wzrostem temperaturowym. Tak więc elektryczne straty cieplne w różnych urządzeniach elektrycznych powoduje wzrost ich temperatury . Tak więc występujące w elektrotechnice ograniczenia mocowe wszystkich urządzeń elektrycznych są ograniczeniami termicznymi związanymi z elektrycznymi stratami cieplnymi. Dopuszczalne moce urządzenia są determinowane przez straty cieplne. Każde urządzenie elektryczne o zaprojektowanej konstrukcji musi być tak zbilansowane cieplnie, aby przy danych warunkach oddawania mocy cieplnej i przy obciążeniu go w złożonym czasie daną mocą elektromagnetyczną nie została przekroczona temperatura dopuszczalna jego najbardziej cieplnie zagrożonych części.	10.Materiały ogniotrwałe termoizolacyjne w urz elt Występowanie w urz elt wys temp powoduje iż niektóre częsci muszą być wykonane z materiałów, które w tych temp charakteryzuja się sztywnością postaci, a ponadto posiadają wytrzymałość mech i odporność chem. Najbliższymi spełnienia wyżej wymienionych wymagań są tworzywa wykonane z materiałów ceramicznych, w odróżnieniu od tworzyw wykonanych np. z metali, polimerów czy związków organicznych. W skład większości materiałów ceramicznych mogą wchodzić głównie takie związki nieorganiczne jak: SiO2, AI2O3, Cr2O3, ZrO2, (domieszki: Fe2C>3, K2O, Na20) oraz ewentualnie SiC czy węgiel lub grafit. Ostateczne własności materiałom ceramicznym nadaje się drogą działania wysokiej temperatury (wypalanie), powodującej ich spiekanie czy stopienie. Materiały te charakteryzują się występowaniem w nich związków czy mieszanin związków będących w różnych fazach krystalicznych (polikrystalicznych) czy w fazach szklistych. Większość materiałów ceramicznych odznacza się nieciągłą budową wewnętrzną wskutek występo­wania w nich drobnych pustek wewnętrznych, tak zwanych porów. Materiały ogniotrwałe: Cechą szczególną materiałów ogniotrwałych jest ich odporność na działanie wysokich temperatur. Miarą odporności na działanie wysokiej temperatury jest tak zwana ogniotrwałość zwykła, którą należy traktować jako przybliżoną temperaturę topnienia. Ogniotrwałość zwykłą definiuje się jako temperaturę, w której stożek o określonych odpowiednią normą wymiarach, wykonany z badanego materiału, zegnie się w ten sposób pod wpływem temperatury i własnej masy, że dotknie podstawki, na której jest umieszczo­ny. Wartość ogniotrwałości zwykłej otrzymuje się mnożąc numer stożka pirometrycznego przez 10. Na przykład ogniotrwałość 150sP oznacza temperaturę zgięcia stożka równą ok. 1500°C. Ze względu na to, że materiały ogniotrwałe muszą pracować w urządzeniach elektrotermicznych jako materiały konstrukcyjne, powinny posiadać dostateczną wytrzymałość mechaniczną w wysokich temperaturach. Miarą ich maksymalnego poziomu temperatury pracy może być ogniotrwałość pod obciążeniem tj. temperatura, oznaczona symbolem t0,6, w której próbka o kształcie walca o wysokości i średnicy Równej 50mm zaczyna mięknąć, przy obciążeniu wynoszącym 2kG/cm-. Różnica między wartościami ogniotrwałości zwykłej i ogniotrwałości pod ob­ciążeniem zależna jest od składu fazowego poszczególnych materiałów ogniotrwałych i może wahać się od kilkudziesięciu do kilkuset stopni. Pełną ocenę jakości materiałów ogniotrwałych przeprowadza się w oparciu o ich właściwości chemiczne, fizyczne czy technologiczne, a do zwykle pożądanych właściwo­ści materiałów ogniotrwałych należą m.in.: Duża odporność na temperaturę (wysoka ogniotrwałość zwykła), Duża odporność na znaczne gradienty temperatury i gwałtowne zmiany temperatur, zapobiegająca pękaniu materiałów, Możliwie mała przewodność cieplna, Małe ciepło właściwe i mały ciężar właściwy zmniejszające straty na akumulację cieplną, Mały współczynnik rozszerzalności czy kurczliwości cieplnej, Duża wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie, Duża twardość a mała ścieralność i łamliwość, duża odporność na pełzanie, Mała porowatość, skurczliwość wtórna przy wypalaniu czy wiązaniu chemicznym Duża odporność na korozję chemiczną stałych ciekłych gazowych czynników Ze względu na technologię wytwarzania, wyroby ogniotrwałe dzieli się na: formowane z mas o różnych konsystencjach, formowane na gorąco w wysokich temperaturach, topione i odlewane do form, wycinane z naturalnych skał. Największą grupę produkowanych obecnie wyrobów ogniotrwałych stanowią wyroby o kształcie prostek, formowane (na zimno) z mas o różnych konsystencjach i wypalane. Wśród nieformowanych materiałów ogniotrwałych wyróżnić można: Mieliwa i kruszywa będące rozdrobnionymi materiałami ceramicznymi, Zaprawy (do łączenia wyrobów ogniotrwałych) i masy (do natapiania, ubijania czy natryskiwania), betony ogniotrwałe (temperatury pracy 1200^-1800°C) i żaroodporne (temperatury pracy 800-h1200°C) Najbardziej ogólna klasyfikacja oparta jest na laiku różnych kryteriach, wśród których najbardziej podstawo­we znaczenie ma kryterium biorące pod uwagę skład chemiczno-mineralny różnych materiałów ogniotrwałych, z uwzględnieniem ich odporności chemicznej na działanie czynników kwaśnych (materiały kwaśne), zasadowych (materiały zasadowe) czy kwaśno-zasadowych (materiały obojętne). Według tego kryterium materiały ogniotrwałe dzieli się na następujące typy i grupy. I. Materiały kwaśne: Materiały krzemionkowe zawierają powyżej 85% (najczęściej ok. 95%) krzemionki SiCb. Wyroby krzemionkowe charakteryzują się ogniotrwałością zwykłą tsp= 1650+1750°C, a ogniotrwałością pod obciążeniem to g = 1600+1700°C. Materiały glinokrzemianowe zawierają jako główne składniki SiCb i co najmniej15% AI2O3 . Wśród materiałów glinokrzemianowych wyróżnia się materiały: kwarcowo-szamotowe (Al2O3<30%, SiO2 - 65+85%), tsP>1650°C, tą6>1350°C, szamotowe (A12O3 - 20-45%), tsP>1650+1750°C, t06>1250+1450^oC, kaolinowe (AI2O3 ok. 45%), t0 6>1450°C, szamotowo-mulitowe (AI2O3 - 45+72%), tą6>1550+1650°C, mulitowe (A12O3 ok. 72%), wysokoglinowo-korundowe (AI9O3 -72+90%), to6>155O+165O°C,II.Materiały zasadowe (MgO>35%): Materiały magnezjowe (85%), tg 6>1500-rl650°C, Magnezytowo-wapienne (MgO, CaO) Magnezytowo-krzemianowe (MgO, S1O2), tg g>1550+1700°C, III.Materiały obojętne: Spinelowe (magnezytowo-spinelowe) (MgO, O2O3), tg 6>1500+1650°C, wśród Węglowe (O85%), Grafitowo-szamotowe (C -15+60%), Z węglika krzemu (SiC>85%), tą6>1700^oC, Tlenkowe (SiO2, ZrO2, ThO2, AI2O3, MgO, CaO), Ze związków beztlenowych (azotki, borki, węgliki, krzemki). Materiały termoizolacyjne. Najistotniejszą własnością jest ich możliwie mała wartość przewodności cieplnej właściwej. Osiągnięcie małej wartości przewodności cieplnej materiałów ceramicznych, jest nadanie im maksymalnie porowatej struktury. Materiały termoizolacyjne stosowane w urządzeniach elektrotermicznych mają postać proszek, kształtek, zasypek, papierów, tektur, mat czy sznurów, Materiały elektroizolacyjne, stosowane w torze cieplnym urządzeń elektrotermicz­nych, powinny posiadać w podwyższonych temperaturach: możliwie małą konduktywność (dużą rezystywność) i dostateczną wytrzymałość na przebicia oraz wystarczającą odporność mechaniczną.
2.Bilans mocowy ziemi Ziemia wypromieniowuje prawie tyle samo energii elektromagnetycznej ile jej otrzymuje z zewnątrz, a pomijalne wartości w bilansie osiągają energie grawitacyjne oraz energie nieodnawialne, występujące samoistnie (kinetyczna, grawitacyjna, geotermiczna) jak i związane z działalnością wytwórczą człowieka (nuklearna, chemiczna) Słońce można traktować jako olbrzymi reaktor termojądrowy o mocy 37O-10^21 kW. Około 99% mocy słonecznego promieniowania temperaturowego wysyłanego w przestrzeń przypada na fale o długościach od 280 do 5000nm, a więc na fale optyczne z zakresu promienio­wania nadfioletowego (10÷380nm), widzialnego (380÷760nm) i podczerwonego (760H÷10^6nm)). Przyjmuje się, że temperatura powierzchni Słońca wynosi 6000K. W kierunku Ziemi (kula ziemska wraz z atmosferą) wysyłany jest strumień promienisty (moc promienista) o wartości P=178⋅10^12 kW, Gęstość strumienia promienistego q, padającego na płaszczyznę poziomą znajdującą się na granicy atmosfery, osiąga wartość około l,4kW/m^2. Część strumienia P (głównie promieniowanie najkrótsze) zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną przez zewnętrzne warstwy atmosfery. Górne warstwy atmosfery ziemskiej pochłaniają następną część strumienia P, nagrzewają się i na powrót wysyłają w przestrzeń strumień promienisty w zakresie średnio-: i długofalowej podczerwieni. Do dolnych warstw atmosfery i na powierzchnię kuli ziemskiej dociera moc o wartości około 121⋅10^12 kW. Moc ta służy konwersjom energii na Ziemi, po czym jest prawie w całości wypromieniowywana (średnio- i długofalowe promieniowanie podczerwone) w przestrzeń kosmiczną. Z moc ta zostaje wykorzystywane w procesie akumulacji i rozładowania ciepła w dolnych częściach atmosfery i na powierzchni kuli ziemskiej (lądy i morza), a także potrzebna jest do przeprowadzenia cyklu hydrologicznego (pobór ciepła parowania i energii potrzebnej do unoszenia cząstek pary wodnej czy wywołania ruchów konwekcyj­nych w oceanach, a oddawanie ciepła skraplania i ciepła tarcia wywołanego unoszeniem cząstek pary, opadami, przepływami powierzchniowymi cieków wodnych i konwekcyj­nym ruchem wody w oceanach itp. Obecne zapotrzebowanie świata na moc pierwotną Pp i moc bezpośrednią pb wynoszą Pp=1,4⋅10^10 kW, a Pb=1,0⋅10^10 kW. Obecne zapotrzebowanie na energię całego naszego świata to 0,01% mocy dostarczenia do ziemi ze słońca.
				7.Płomieniowy a elektrotermiczny sposób wytwarzania ciepła Źródło promieniowania [W/cm^2l Promieniowanie słoneczne na powierzchni kuli ziemskiej 0,1 Promieniowanie słoneczne skupione w ognisku soczewki 10^2 Palnik spawalniczy 10^4 Nagrzewnica indukcyjna powierzchniowa 2⋅10^4 Łuk elektryczny 10^5 Plazmotron 5⋅10^5 Laser o pracy ciągłej 10^8 Wyrzutnia elektronów 10^9 Laser o pracy impulsowej 10^15
			4. Zakres widma fal elektromagnetycznych W różnych urządzeniach elektrotermicznych nośnikiem energii bądź na całej drodze od źródła do wsadu, bądź na części tej drogi jest energia fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach (różnych długościach fal). Promieniowanie elektromagnetyczne powstaje wtedy, gdy następują zmiany w czasie elektrycznych i magnetycznych momentów dipolowych cząstek czy układów cząstek naładowanych. Tak więc źródłem przemiennego pola elektromagnetycznego mogą być, zmieniające się w czasie w rozpatrywanym układzie: rozkład ładunku elektrycznego (promieniowanie dipola elektrycznego) i gęstość prądu elektrycznego (promieniowanie dipola magnetycznego). Fale elektromagnetyczne mogą być wytwarzane w sposób naturalny lub sztuczny, wymagający udziału człowieka. Fale te różnią się między sobą m.in. częstotliwościami, ale posiadają dwie cechy wspólne: mają charakter elektromagnetyczny (występują ciągle wzajemne przemiany pola elektrycznego i magnetycznego) oraz rozchodzą się w próżni z prędkością c≈3⋅10^8m/s. Różnice między falami elektromagnetycznymi o różnych częstotliwościach uwydatniają się szczególnie wyraźnie w wytwarzaniu i wykrywaniu (detekcji) promieniowania elektromagnetycznego. Stąd właśnie pochodzi idea podziału całego widma fal elektromagnetycznych na szereg zakresów o umownych i zachodzących na siebie granicach. Granice dotyczą w zasadzie częstotliwości f lub ewentual­nie długości fal λ w próżni (długość fali zależy od właściwości ośrodka). Widmo fal elektromagnetycznych : A - fale częstotliwości akustycznych; B - fale radiowe; C - mikrofale; D - promieniowanie podczerwone; E - promieniowanie widzialne; F- promieniowanie ultrafioletowe; G -promieniowanie rentgenowskie; H - promieniowanie gamma i kosmiczne W elektrotermii, do wywołania efektu cieplnego we wsadzie, wykorzystywana jest min. energia zawarta w stałym polu elektromagnetycznym (polu elektrycznym prądów stałych) czy energia promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwościach od ok. kilku Hz do ok. 5⋅l0^16 Hz (promieniowanie ultrafioletowe). Zakresy częstotliwości i długości fal w próżni pola elektromagnetycznego wykorzystywane do nagrzewania wsadów. 1 - urządzenia prądu stałego: oporowe, elektrodowe, łukowe, plazmowe, jonowe, elektronowe, 2 - urządzenia częstotliwości sieciowej: oporowe, elektrodowe, łukowe, plazmowe, indukcyjne, 3 - urządzenia indukcyjne małej i średniej częstotliwości, 4 -urządzenia ultradźwiękowe, 5 - urządzenia indukcyjne i płazmowe wielkiej częstotli­wości, 6 - urządzenia pojemnościowe i plazmowe, 7 - urządzenia mikrofalowe i plazmowe, 8 - urządzenia fotonowe oraz urządzenia: oporowe, łukowe, plazmowe i jonowe o pośrednim i radiacyjnym sposobie nagrzewania wsadów.
			8. Podziały stosowane w elektrotermii. -według konstrukcji, wyróżnić można dwa typy urządzeń ( komorowe i bezkomorowe) komorowe mają komorę grzejną ograniczoną. Do bezkomorowych zaliczamy ( lutownica, żelazko, ogrzewacze wnętrzowe, grzałki, hartownice indukcyjne ) Do urządzeń komorowych zaliczamy ( piece elektryczne do procesów techologicznych, suszarki elektryczne) -według metody elektrotermicznej, wyróżnia się 11 metod nagrzewania: wyróżnia się 11 metod nagrzewania: oporowe elektrodowe, łukowe, indukcyjne, pojemnościowe, mikrofalowe, elektronowe, plazmowe, jarzeniowe (jonowe), ultradźwiękowe, fotonowe (laserowe) -rodzaju energi docierającej do wsadu, wynika tu dalszy podział na nagrzewanie bezpośrednie i pośrednie. Nagrzewanie bezpośrednie - wsad jest przetwornikiem, eliminuje się tu zewnętrzne źródła ciepła, które muszą mieć wyższą temp. Niż wsad, co nieraz jest ciężkie do zrealizowania. Nagrzewanie pośrednie - ciepło powstaje w przetworniku i później jest transportowane do wsadu drogą unoszenia, radiacyjną lub kondukcyjną. -rozkłądu gęstości obj. mocy wydzielanej w wsadzie, rozróżnia się grzanie objętościowe i selektywne, przy objętościowym nie możliwa met. płomieniowa - Kryterium końcowego rozkładu temperatury w nagrzewanym wsadzie pozwala wyróżnić nagrzewanie skrośne i selektywne wsadu. O nagrzaniu skrośnym - w przeciwieństwie do nagrzania selektywnego - mówimy wtedy, jeżeli celem grzania jest uzyskanie jednakowej temperatu­ry w całej objętości wsadu. Nagrzanie skrośne wsadu można osiągnąć stosując grzanie objętościowe bądź selektywne. - wartość częstotliwości pola elektromagnetycz­nego, którego energia zamieniana jest w przetworniku elektrotermicznym (wsadzie) na ciepło, wyróżnia się grzania częstotliwościami: zerową (f=0Hz, tzn. prądem stałym),zmniejszoną (małą) (0Hz<f<50Hz), sieciową (f=50(60)Hz), średnią (zwiększoną) (50Hz<f<10^4Hz), wielką (10^4Hz<f<3-10^11Hz) bardzo wielką (3-10^11Hz<f<3-10^20Hz). Wśród grzań częstotliwościami: wielką i bardzo wielką, wyróżnia się grzania: mikrofalowe (3 • 10^8 Hz<f<3 • 10^11Hz) i częstotliwościami układów molekularnych (częstotliwościami optycznymi) (3 • 10^11Hz <f<3 • 10^16Hz). -Kryterium technologii, według którego można m.in. wyróżnić grzania wykorzystywane przy: obróbce cieplnej, cieplno-chemicznej i cieplno-fizycznej, topieniu, drążeniu, rozdzielaniu (cięciu, nacinaniu, perforacji), łączeniu (spawaniu, zgrzewaniu, lutowaniu, spajaniu, klejeniu), suszeniu czy ogrzewaniu. -Kryterium kinetyki wsadu pozwala wyróżnić grzania: nieprzelotowe i przelotowe, kryterium środowiska wsadu - grzania: próżniowe, cieczowe, fluidalne, w atmosferze naturalnej czy sztucznej, -kryterium prowadzenia cyklu grzania - grzania: przerywane, okresowe, ciągłe lub impulsowe i ciągłe -Kryterium prowadzenia cyklu nagrzewania - nagrzewanie przerywane, okresowe i ciągłe lub nagrzewanie impulsowe i ciągłe -Kryterium szybkości obciążenia temperatury wsadu wyróżnia się stygnięcie (spadek temp. naturalny odpływ ciepła do otoczenia, stygnięcie spowolnione (obniżenie temp. wsadu przez utrudnienie odpływu ciepła do otoczenia i/lub kontrolne dogrzewanie wsadu) studzenie - przyspieszone obniżenie temp. wsadu

9. Bilans energetyczny urządzeń elektrotermicznych Podstawą bilansowania energii w urządzeniach elektrotermicznych jest zasada zachowania energii. Zgodnie z nią suma energii urządzenia i otoczenia pozostaje stała. Moce i energie elektromagnetyczne (elektryczne) biorące udział w bilansie energii, są mocami i energiami czynnymi. W każdym urządzeniu elektrotermicznym występują 2 rodzaje energii: Monochromatyczna energia elektryczna,Energia cieplna W bilansie tym poszczególne wielkości P oznaczają (na wykładzie oznaczenie Q): Pce całkowita moc elektromagnetyczna (moc elektryczna) dopływająca do urządzenia elektrotermicznego, Pw - moc elektromagnetyczna - zużywana poza głównym torem elektrotermicznym - Zasilająca podające czy dosuwające układy napędowe, układy regulacyjne, sterujące i sygnalizacyjne, Pe - moc elektromagnetyczna dostarczana do głównego toru elektrycznego urządzenia a Przeznaczona - po ewentualnych dalszych przemianach - na procesy grzejne. Pse - moc strat elektromagnetycznych w głównym torze elektrycznym (straty w układach Pomiarowych, przewodach, prostownikach, transformatorach, kondensatorach, dławikach, lampach i in.), Pde=Pg - moc elektromagnetyczna doprowadzona do przetwornika elektrotermicznego i Zamieniona w nim na moc cieplną, Psc - moc strat cieplnych - będąca częścią mocy cieplnej Pg - oddawana do otoczenia z Różnych części urządzenia elektrotermicznego i ze wsadu, Pa - moc cieplna akumulacyjna - będąca częścią mocy cieplnej Pg - zakumulowana w Różnych częściach urządzenia elektrotermicznego z wyjątkiem wsadu, Pu - moc cieplna użyteczna powodująca wzrost energii wewnętrznej (np. podgrzewanie, Zmiana stanu skupienia) wsadu. Moc Psc może mieć charakter mocy traconej (np. akumulowanie ciepła w ogniotrwałych i Termoizolacyjnych obudowach komór grzejnych), lub, wraz z mocą Psc, charakter mocy użytecznej (np. ogrzewanie pomieszczenia przy pomocy pieca akumulacyjnego). Równanie bilansu mocy urządzenia elektrotermicznego przedstawionego na rysunku ma postać: (P1) + (P2) = (Pa) + (-Pce+Pw+Pse+Psc+Pu) = O a po przekształceniach Pce=Pw+Pse+Psc+Pa+Pu Na sprawność elektrotermiczną (sprawność przemiany elektrotermicznej) Będą składały się następujące sprawności cząstkowe występujące w głównym torze elektrotermicznym urządzenia: obliczając szczegółowo sprawność jakiegoś urządzenia powyższe równania należało by dalej rozbić i rozpisać urządzenia elektrotermicznego opisuje wzór	W przypadku, gdy temperatura w jakimkolwiek punkcie pola zależy nie tylko od współrzędnych geometrycznych tego punktu, ale także od czasu τ, tzn. t=f(x,y,z,τ), to pole nazywa się niestacjonarnym. Dla pola stacjonarnego t=f(x,y,z). Jeżeli w polu temperatury znajdują się źródła ciepła, to pole jest nazywane źródłowym. Pole nie zawierające źródeł ciepła nazywa się bezźródłowym. Szczególnym przypadkiem pola temperatury jest pole izotermiczne o jednakowych temperaturach wszystkich swoich punktów, tzn. pole, w którym we wszystkich punktach grad t=0. Dla kondukcyjnego pola izotropowego relację pomiędzy q i grad t opisuje prawo Fouriera q=-λgrad t, gdzie λ - przewodność cieplna właściwa, a miarą wektora q jest skalar Równanie Fouriera jest wyjściowym (ogólnym) do badania rozkładów temp. w dowolnych polach (zarówno źródłowych jak i astacjonarnych), występujących w niejednorodnych ale izotropowych i nieporuszjących się ośrodkach. Dla układu współrzędnych prostokątnych i w przypadku ośrodków jednorodnych tak więc (**), gdzie a dyfuzyjność cieplna Równanie przekształca się w przypadków stanów stacjonarnych w równanie Poissona w przypadku ośrodków bezźródłowych w tzw. równanie Fouriera dla ośrodków bezźródłowych w przypadku ośrodków bezźródłowych znajdujących się w stanach stacjonarnych w równanie Laplace'a Po to, aby spośród wielu rozwiązań spełniających równanie (**) otrzymać rozwiązanie odpowiadające badanemu zjawisku cieplnemu, należy określić warunki jednoznaczności rozwiązania, do których można zaliczyć warunki geometryczne określające kształt i wymiary ciała, warunki fizyczne określające własności fizyczne substancji, z której zbudowane jest ciało, rozkład w czasie i przestrzeni gęstości objętościowych strumieni cieplnych, warunki początkowe określające rozkład temperatury w chwili początkowej, warunki brzegowe określające warunki wymiany ciepła na powierzchniach zewnę­trznych ciała Warunki początkowe i brzegowe zwane są łącznie warunkami granicznymi. Ze względu na zastosowania, szczególne znaczenie mają następujące cztery warunki brzegowe, opisujące formę wymiany ciepła między badanym obszarem a otoczeniem: Warunki brzegowe pierwszego rodzaju, zwane warunkami Dirichleta, określone są przez rozkład temperatury t1 na powierzchni S ciała w każdej chwili czasu, tzn. t1=f(S,τ), Warunki brzegowe drugiego rodzaju, zwane warunkami Neumanna, określają rozkład gęstości strumieni ciepła qj na powierzchni S ciała w każdej chwili, tzn. q1=f(S,τ), Warunki brzegowe trzeciego rodzaju, zwane warunkami Fouriera polegają na podaniu w każdej chwili czasu: rozkładu współczynników αr i αk lub współczynnika a przej­mowania ciepła na powierzchni ciała, temperatury tf płynu otaczającego ciało i temperatury t2 powierzchni czy objętości wymieniających z tym ciałem energię promienistą Warunki brzegowe czwartego rodzaju określają w każdej chwili rozkład na powierzchnię styku dwóch ciał, jednakowych co do wartości: temperatur i gęstości strumieni cieplnych przewodzenia elementów styku dwóch ciał, tzn. t1=t2 czyli	Aby ruch ciepła na drodze przejmowania przez konwekcję w układach podobnych geometrycznie był podobny, to szukana (nieokreślająca) liczbę Nu musi być funkcją następujących, określających liczb podobieństwa cieplnego i podobieństwa mechanicznego: dla konwekcji swobodnej Nu≈f(Gr,Pr,Fo,A) dla konwekcji wymuszonej Nu≈f(Gr,Pr,Fo,S) w przypadku rozpatrywania stanów ustalonych przepływu ciepła i płynu, równania uproszczą się do postaci: dla konwekcji swobodnej Nu≈f(Gr,Pr) dla konwekcji wymuszonej Nu≈f(Re,Pr) Z analizy wymiarowej i z badań doświadczalnych wynika, że przebiegi powyższych funkcji można przybliżać równaniami wykładniczymi o postaciach: , , to znaczy i Gdzie αk - współczynnik przejmowania ciepła przez konwekcję; 1 - wymiar liniowy równy np.: średnicy kuli, średnicy walca czy szerokości taśmy przy poprzecznym przepływie płynu, wysokości walca czy ściany przy przepływie wzdłużnym płynu, średnicy wewnętrznej rury, itp.; λ - przewodność cieplna właściwa; β -współczynnik rozszerzalności objętościowej; g - przyspieszenie ziemskie; Δt - różnica temperatur (Δt=t1-tf); vf - lepkość kinematyczna; c - ciepło właściwe; μ - lepkość dynamiczną, v - prędkość.
				14. Radiacyjan wymiana Ciepła Promienista wymiana energii pomiędzy ciałami może być w najogólniejszym przypadku zależna od temperatur bezwzględnych ciał, ich własności promienistych i wzajemnych usytuowań w przestrzeni. Większość ciał promieniuje i odbija promieniowanie selektywnie i "nielambertowsko" oraz posiada nieizotermiczne powierzchnie czy objętości. Ponadto, ciała te mogą być częściowo przeźroczyste dla promieniowania, mogą posiadać nieregularne kształty i być nieregularnie rozmieszczone w przestrzeni, która z kolei może niejednorodnie i nieselektywnie pochłaniać i emitować promieniowanie. Wszystko to powoduje, że rzeczywiste procesy radiacyjnej wymiany ciepła są niezwykle skomplikowane i praktycznie nierozwiązywalne bez przyjęcie pewnych założeń upraszczających. Dodatkową trudnością, stojącą na drodze ewentualne­go wykorzystania do obliczeń, wyprowadzonych w sposób ścisły, wzorów opisujących zjawisko radiacyjnej wymiany ciepła, jest nieznajomość realnych (np. kierunkowych czy monochromatycznych) własności promiennych poszczególnych ciał, biorących udział w wymianie ciepła. W przypadku, gdy jedna z trzech powierzchni będzie posiadać temp. ok. i absorpcyjność a=1, powstanie wymiana między dwoma powierzchniami w układzie otwartym. Moce wymieniane między nimi będą równe i , przy czym zastępcze współczynniki konfiguracji i opisują wzory w zależności od rodzajów układów (otwarty lub zamknięty), własności promieniowych powierzchni (doskonale czarne lub częściowo refleksyjne) i kształtu powierzchni (wklęsła, wypukła lub płaska)
		12. Termokinetyka i formy ruchu ciepła Termokinetyka - nauka o ruchu ciepła i o formach jego przepływu. Zadania z dziedziny termokinetyki polegają głównie na poszukiwaniu - stałego lub zmiennego w czasie - rozkładu temperatur w poszczególnych częściach rozpatrywanego układu termokinetycznego, jak i wyznaczaniu ilości ciepła przekazywanego między tymi częściami lub na zewnątrz czy do wewnątrz tego układu.Formy ruchu ciepła: wypadkowy przepływ od ciała o wyższej temp. do ciała o niższej, każde ciało nagrzane powyżej zera bezwzględnego wypromieniowuje energie. Wymiana ciepła w procesach termokinetycznych może być realizowana za pomocą trzech istotnie różnych pod względem fizycznym sposobów, obejmujących: Przewodzenie ciepła (kondukcja) jest to wymiana ciepła między bezpośrednio stykającymi się częściami jednego ciała lub różnych ciał, polegająca na przekazywaniu energii kinetycznej mikroskopowego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów, elektronów). Przewodzenie ciepła występuje zarówno w ciałach stałych jak i płynnych (cieczach i gazach). W przypadku elektrycznych nieprzewodników czy półprzewodników samoistnych będących ciałami stałymi, istotne znaczenie na przebieg procesu ma ruch drgający atomów czy cząsteczek, w przypadku półprzewodników domieszkowych i przewodników stałych czy płynnych - ruch swobodnych elektronów (dziur), a w przypadku płynów -ruch dyfuzyjny cząsteczek, Unoszenie ciepła (konwekcja) polega na przekazywaniu energii w wyniku makroskopowego ruchu substancji, w związku, z czym może ono zachodzić tylko w płynach. Unoszeniu ciepła zawsze towarzyszy kondukcja, a w przypadku płynów przenikliwych dla promie­niowania temperaturowego - także radiacja. Konwekcja może występować w przestrze­niach ograniczonych jak i nieograniczonych. Może to być konwekcja naturalna, spowodowana różnicą temperatur (a więc różnicą gęstości i ciśnień) płynu lub konwekcja wymuszona spowodowana działaniem sił (ciśnień) pochodzenia zewnętrznego Promieniowaniem ciepła (radiacja) nazywa się przekazywanie energii pomiędzy ciałami lub częściami tego samego ciała, za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego temperaturowego. Promieniowanie to, zgodnie z prawem Plancka, może obejmować cały zakres długości fal elektromagnetycznych od zera do nieskończoności. Jednak w przypadku zastosowań elektrotermicznych, w których temperatury ciał zawierają się w granicach od temperatur otoczenia do temperatur sięgających 20000K, znaczące ilości energii promienistej przekazywane są w zakresie fal optycznych (podczerwień, promieniowanie widzialne i nadfioletowe). Jeżeli ilość energii wypromieniowanej przez ciało lub jego część jest różna od ilości energii promienistej pochłoniętej, powstaje wymiana (przekazywanie) energii promienistej pomiędzy ciałami lub częściami tego samego ciała. Wymiana energii promienistej może zachodzić tylko wtedy, gdy ciała czy części ciał są rozdzielone ośrodkiem całkowicie lub częściowo przenikliwym dla promieniowania temperaturowego Pole temperatury i przewodzenie ciepła Polem temperatury nazywa się przestrzeń, w której każdemu punktowi przy­porządkowana jest temperatura. Temperatura punktu stanowi miarę średniej energii kinetycznej zawartych w nim cząstek. Miejsca geometryczne punktów pola o tej samej temperaturze tworzą w przestrzeni powierzchnie izotermiczne. Każdemu punktowi pola temperatury można przyporządkować wektor gradientu temperatury, który w układzie współrzędnych prostokątnych równy jest	13.Konwekcyjne przejmowanie ciepła Unoszeniu ciepła w płynie zawsze towarzyszy kondukcja. Dzieje się tak prawie zawsze (z wyjątkiem bardzo dużych prędkości przepływu płynu) podczas przepływu płynu lepkiego wzdłuż powierzchni ciała stałego, przy której występuje warstwa płynu o ruchu wyłącznie laminarnym (kierunkowo uporządkowanym). Istnienie warstwy przyściennej oznacza, że przepływ ciepła między płynem a powierzchnią ciała stałego odbywa się przez konwekcję i przez przewodzenie. Taką formę ruchu ciepła nazywa się przejmowa­niem ciepła przez konwekcję. W przypadku płynów przenikliwych dla promieniowania temperaturowego, dodatkowo może wystąpić wymiana ciepła na drodze radiacji. Gęstość konwekcyjnego strumienia przejmowania ciepła na powierzchni ciała stałego opisuje prawo Newtona , gdzie αk - współczynnik przejmowania ciepła przez konwekcję. Wielkość qk musi być równa, co do wartości gęstości strumienia cieplnego przekazywanego kondukcyjnie przez warstwę przyścienną płynu, a opisanej przez prawo Fouriera , i wynika, że Po uzupełnieniu tych równań równaniami różniczkowymi ciągłości strugi, wyprowadzonymi z prawa zachowania masy i przyjęciu warunku granicznego opisanego powyższym wyrażeniem, okazuje się, że αk jest funkcją bardzo wielu zmiennych , gdzie ρ - gęstość, λ - przewodność cieplna właściwa, c - ciepło właściwe, p - ciśnienie, β - współczynnik rozszerzalności objętościowej, μ. - lepkość dynamiczna, l1...ln - wymiary liniowe, v - prędkość, g - przyspieszenie ziemskie, τ - czas. Zakres zmienności αk jest bardzo duży i wynosi jak 1:100000. Z tego względu zastosowanie metod matematycznych do ilościowej analizy przejmowania ciepła przez konwekcję ma ograniczone zastosowanie. Bardzo pomocną natomiast w analizie przejmowania ciepła okazała się, w powiązaniu z badaniami empirycznymi, teoria podobieństwa zjawisk fizycznych. Na podstawie teorii podobieństwa można otrzymać dla zjawisk przejmowania ciepła przez konwekcję m.in. następujące liczby kryterialne liczbę Nusselta łączącą ruch ciepła w strumieniu płynu z wnikaniem ciepła do ściany liczbę Reynoldsa określającą stosunek sił bezwładności do sił tarcia wewnętrznego płynu liczbę Grashofa charakter. stosunek sił wyporu do sił tarcia wewnętrznego płynu liczbę Prandtla charakteryzującą podobieństwo rodzaju płynu liczbę Fouriera charakteryzujący nieustalony ruch ciepła w płynie liczby Strouhala (s) i A obrazujący nieustalony charakter przepływu płynu ,
				20. Definicje Metod Elektroter. Sposoby Pośredniego nagr ws a) Metoda oporowa, wytworzenie ciepła na skutek przepływu prądu, realizowany jest pośredni i bezpośredni sposób nagrzewania b) I - przetwornik elektrotermiczny II-wsad 1-energia elektromagnetyczna, 2-energia elektryczna, 3-ciepło Metoda elektrodowa, polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu prądu przez ciecz c) Metoda indukcyjna metoda polegająca na wytworzeniu ciepła w skutek pradu indukcji d) Metoda pojemnościowa ( dielektryczna) ciepło powstaje na skutep pradu przesuniecia, cialo pomiedzy okładkami kondensatora e) Metoda łukowa polega na wytworzeniu ciepła w obszarze wyładowania łuku elektrycznego przepływu prądu przewodzenia f) Metoda plazmowa polega na wytworzeniu ciepła w skutek przepływu prądu przewodzeniu w plaźmie o ciśnieniu wyższym niż atmosferyczne g) Metoda mikrofalowa polega na wytworzeniu ciepła wskutek przepływu prądu przewodzenia przez ciało poddane promieniowaniu mikrofalowemu od kilkuset MHzdoGHz, dzieki umiesz ich we wnec rez h) Metoda elektronowa pod wpływem uderzających rozpędzonych elektronów w próżni, tworzących prąd konwekcyjny i)Metoda fotonowa wskutek działania spójnego, monochromatycznego i mało rozbieżnego fluorescencyjnego promieniowania elektromagnetycznego j) Metoda ultradzwiękowa poddanie ciała działaniu fal mechanicznych o częstotliwości akustycznej k) Metoda jarzeniowa wskutek wyładowania jarzeniowego , pod wpływem uderzających jonów dodatnich, tworzących prąd konwekcyjny

---