Теплота и способы ее распространения
В повседневной жизни постоянно происходит переход теплоты от одного тела (предмета) к другому. Горячая печь нагревает воздух помещения и предметы, которые в нем находятся. Сама печь постепенно остывает до тех пор, пока температура ее сравняется с температурой воздуха помещения. Таких примеров можно привести много. Теплота всегда переходит от более нагретых тел к менее нагретым. К жидким и газообразным телам (вода, газы, воздух и т. п.) теплота передается за счет перемещения их слоев, соприкасающихся с нагретым телом.
Известно, что газы и жидкости при нагревании расширяются, увеличивают свой объем и уменьшают свой объемный вес, т. е. становятся легче. Соприкасаясь с нагретым телом, слой жидкости или воздуха нагревается, уменьшает свой объемный вес и, становясь легче, поднимается кверху, вытесняемый более тяжелым, еще не нагретым слоем. Этот слой, нагреваясь, вытесняется следующим и так далее. Происходит непрерывная смена слоев, непрерывный круговорот, называемый циркуляцией. Так нагревается воздух помещения о горячую поверхность печи. Циркуляция воздуха прекратится тогда, когда температура воздуха и печи сравняется. Такой способ передачи тепла жидким и газообразным телам называется конвекцией.
Всякое нагретое тело излучает тепло в окружающее его пространство (воздух). Эти тепловые лучи, пронизывая воздух, нагревают встречающиеся на пути предметы. Так, например, мы на расстоянии чувствуем тепло от горящего костра или печи. Если между собой и открытой дверцей топящейся печи мы поставим лист картона, то ощущение тепла сразу прекратится. Такой способ передачи тепла называется лучеиспусканием.
Нагревая на огне один конец металлической пластинки, а другой конец удерживая в руке, мы почувствуем через некоторое время, как тепло ощущается рукой. Происходит это потому, что температура нагреваемого конца поднялась и движение молекул там стало более быстрым. Это движение постепенно переходит в соседние слои и предмет нагревается. Передачей ускорения движения молекул внутри тела в связи с повышением его температуры и объясняется проведение теплоты внутри тела, называемое теплопроводностью.
Современный мастер печного дела должен быть хорошо знаком с этими явлениями, чтобы ясно представлять себе работу печных устройств. Тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Увеличение или уменьшение при этом невелико, по сравнению с размерами тел, но если эти размеры значительны, то и их изменение тоже будет значительным.
В печном деле обязательно надо учитывать увеличение объема тел при нагревании, так как температура печного массива и гарнитуры меняется в больших пределах (почти до 1000°), а кирпич и особенно сталь и чугун расширяются довольно сильно. Например, размеры гнезда для укладки колосниковой решетки должны быть больше, чем размеры решетки. В противном случае накаленная горящим топливом решетка, увеличив свою длину и ширину, будет разрушать кладку печи. Учитывать расширение необходимо при установке топочных дверец, креплении блоков сборных печей и в ряде других работ.