Was ist ein Temperaturgradient?

Ein Temperaturgradient ist die allmähliche Temperaturvarianz mit Entfernung.Die Steigung des Gradienten ist in einem Material konsistent.Ein Gradient wird jederzeit festgelegt, wenn zwei Materialien bei verschiedenen Temperaturen in physischem Kontakt miteinander sind.Einheiten mit Maß für Temperaturgradienten sind Grad pro Abstand von Einheiten, wie Grad pro Zoll oder ° C pro Meter.

Viele Temperaturgradienten existieren natürlich, während andere erzeugt werden.Der größte Temperaturgradient der Erde ist die Erde selbst.Die Temperatur des Erdkerns wird auf 5.000 ° C geschätzt.Es ist 6.650 ggr; F (3.700 Grad; C) an der Grenze zwischen dem Kern und dem Mantel, während die Krustentemperatur etwa 200 Grad (93 Grad) beträgt.Jede Schicht hat einen Temperaturgradienten einer anderen Steigung, abhängig von der Wärmeleitfähigkeit der Schicht.

Es gibt kein Temperaturgradient zwischen der Erde und der Sonne, da keine Atmosphäre zwischen ihnen besteht.Wärmekapazität ist die Fähigkeit, dass ein Material Wärme hält.Ein Vakuum hat keine Wärmekapazität.

Die Konvektion zerstört einen thermischen Gradienten.Beim Erhitzen eines Topfes Sauce wird die Flüssigkeit, die dem Brenner am nächsten kommt, zum heißesten.Beim Rühren wird die heiße Flüssigkeit mit kühlerer Flüssigkeit gleichmäßig verteilt, und der Temperaturgradient wird annulliert.Obwohl es nicht so effektiv wie aktives Rühren ist.Im Laufe der Zeit werden die Leitungskräfte, die Wärme vom Boden übertragen, ein Gleichgewicht mit den konvektiven Kräften festgelegt, wodurch das Wasser zirkuliert.Wenn die Wärmequelle niedrig ist, ist der Kreislauf langsam, es kann ein steiler Temperaturgradienten vorhanden sein und die Sauce kann am Boden verbrannt werden.Wenn die Wärme hoch ist, kocht die Sauce, die Wärmeübertragung durch Konvektion ist hoch und der Temperaturgradient liegt nahe Null.Die Isolierung hilft dabei, den thermischen Gradienten zwischen dem isolierten Objekt und den Umgebungsbedingungen aufrechtzuerhalten.Kaffee bleibt wärmer in einem Schaumstoffbecher als in einem Aluminiumbecher, da der Schaum weniger leicht wärme.Ebenso kann der Kaffeetrinker ein paar Finger verbrennen, die den Aluminiumbecher aufnehmen, da der thermische Gradient nahe Null ist und die Temperatur der Außenseite der Tasse nahezu gleich ist wie das Innere der Tasse.Der Gradient muss eine konstante Wärmequelle und einen verfügbaren Kühlkörper haben.Die Aufrechterhaltung konstanter Gradienten ist selten wichtig, außer bei der Durchführung chemischer Reaktionen.Viele industrielle Prozesse erfordern eine sorgfältige Wärmesteuerung.Die lebende Zelle muss auch sorgfältige Wärmekontrollen für eine optimale Leistung aufrechterhalten.Während Wissenschaftler verstehen, wie der menschliche Körper als Ganzes einen Temperaturgradienten zwischen seinem Kern und der Außenwelt beibehält, sind die Optionen für einzelne Zellen weniger klar.