Физические причины инерции тепла

В данном случае, температура правее точки локализации тепла не обращается в ноль, а равномерно ограничена в течение всего процесса.Локализация тепла принимает эффективный характер: существует конечная область пространства, в которой температура неограниченно нарастает при приближении к моменту обострения. Вне области локализации температура и поступившая в нее тепловая энергия ограниченны [1, 6].Стоит отметить, что для среды с постоянной теплопроводностью инерция тепла является более естественным свойством, чем для нелинейной среды. К ее проявлению приводит широкий класс режимов с обострением.Физической сущностью эффекта инерции тепла заключается в том, что темп роста температуры со временем в любой точке среды зависит от пространственного распределения температуры в окрестности этой точки. Если профиль температуры в достаточной степени вогнутый, то температура не меняется в течение конечного времени. Таким образом, инерция может существовать лишь конечное время. К температурному фронту поступает тепло из более нагретых областей, формируется выпуклый профиль, и волна начинает двигаться по веществу [1, 6]. Формирование инерционных профилей происходит на вполне определенной глубине локализации, определяемой соответствующими параметрами процесса. Когда тепловая волна достигает глубины локализации, то выпуклый, распространяющийся профиль перестраивается на вогнутый. С этого момента осуществляется локализация тепла.Вопрос о практическом использовании эффекта локализации тепла, требует проверки условий применимости рассматриваемой модели с учетом осложняющих факторов. Появляется возможность концентрировать любое количество энергии в ограниченных участках среды без распространения ее за пределы зоны локализации.Описание реальной среды с помощью приведенной модели возможно, но необходимо учитывать газодинамическое движение, поступление и потери энергии за счет различных физических эффектов и т. д.Стоит отметить, что локализация тепла, проявляющаяся при развитии в среде режимов нагрева с обострением, не связана со скоростью протекания процесса как таковой. Как было отмечено ранее, исключительно определенное согласование темпа роста температуры со свойствами среды приводит к образованию в веществе пространственных распределений температуры, обладающих свойством инерции [1, 6].Инерция тепла или ее отсутствие определяется лишь видом граничного режима и не зависит от характера начального распределения температуры.Более того, можно сформулировать приближенное количественное условие проявления локализации: чтобы исключить влияние начальных данных, необходимо сообщить среде энергию, по крайней мере, на порядок большую, чем начальная энергия.ЗаключениеДля материалов, тепловая инерция является важным свойством, которая определяет характер их поведения. Учет влияния явления тепловой инерции является ключевым во многих областях науки и техники. Локализация или инерция тепла – это парадоксальное свойство процесса теплопроводности, которое проявляется на асимптотической стадии режима с обострением.Суть явления в том, что заключенное в какой-либо области среды тепло не сразу распространяется в соседние участки вещества. Физическая сущность эффекта локализации тепла, таким образом, отражает своеобразную инерционность сильно нестационарных диффузионных процессов.Инерция тепла может существовать лишь конечное время, однако локализация тепла дает возможность достижения любых температур и концентрации любого количества энергии в ограниченной части среды и удержания их в течение конечного времени практически без распространения из области локализации. Это необычное свойство процесса теплопроводности может быть использовано во многих приложениях.Список использованных источников и литературы1. Змитренко Н.В., Михайлов А.П. Явление инерции тепла // Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. Введение в информатику с позиций математического моделирования. М.: Наука, 1988. С. 137-170.2. Бубнов В. А. Эффект локализации тепла и его экспериментальное обоснование, ТВТ, т. 28, № 5, 1990. С. 934–939.3. Самарский А. А., Змитренко Н. В., Курдюмов С. П., Михайлов А. П. Эффект метастабильной локализации тепла в среде с нелинейной теплопроводностью//Докл. АН СССР, т. 233, № 6, 1975. С. 1344-1347.4. Самарский А. А., Змитренко П. В., Курдюмов С. П., Михайлов А. П. Тепловые структуры и фундаментальная длина в среде С нелинейной теплопроводностью и объемными источниками тепла // Докл. АН СССР, т. 227, № 2, 1976. С. 321-324.5. Самарский А.А.Режимы с обострением в задачах для квазилинейных параболических уравнений. М.: Наука, 1987. С. 477.6. Самарский А.А., Галактионов В.А., Курдюмов С.П., Михайлов А.П. Режимы с обострением в задачах для квазилинейных параболических уравнений.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.С. 480.