Tre typer varmeoverførsler

Varmeoverførsel indtager et felt, der omfatter en lang række funktioner, fra de enkle processer med genstandsopvarmning og -køling til avancerede termodynamiske koncepter inden for termisk fysik. For at forstå, hvordan en drink køler om sommeren, eller hvordan varmen bevæger sig fra solen til jorden, skal du forstå disse grundlæggende principper for varmeoverførsel på et grundlæggende niveau.

Den anden lov om termodynamik siger, at varme overføres fra et objekt med en højere temperatur til en lavere temperatur. De højere energeatomer (og dermed højere temperatur) bevæger sig mod de lavere energeatomer (lavere temperatur) for at opretholde ligevægt (kendt som termisk ligevægt). Varmeoverførsel sker for at opretholde dette princip, når et objekt har en anden temperatur end et andet objekt eller dets omgivelser.

Når stofpartikler er i direkte kontakt, overføres varme ved hjælp af ledning. De tilstødende atomer med højere energi vibrerer mod hinanden, hvilket overfører højere energi til lavere energi eller højere temperatur til lavere temperatur. Atomer med højere intensitet og højere varme vil vibrere og derved flytte elektronerne til områder med lavere intensitet og lavere varme. Væsker og gasser er mindre ledende end faste stoffer (metaller er de bedste ledere) på grund af det faktum, at de er mindre tætte, hvilket betyder, at der er en større afstand mellem atomer.

Konvektion beskriver varmeoverførsel mellem en overflade og en væske eller gas i bevægelse. Når væsken eller gassen bevæger sig hurtigere, øges den konvektive varmeoverførsel. To typer konvektion er naturlig konvektion og tvungen konvektion. I naturlig konvektion resulterer væskebevægelse fra de varme atomer i væsken, hvor de varme atomer bevæger sig opad mod de køligere atomer i luften - væsken bevæger sig under indflydelse af tyngdekraften. Eksempler på dette inkluderer de stigende skyer af cigaretrøg eller varme fra motorhjelmen på en bil, der stiger opad. I tvungen konvektion tvinges væsken til at bevæge sig over overfladen af ​​en ventilator eller pumpe eller en anden ekstern kilde.

Stråling (ikke at forveksle med termisk stråling) refererer til overførsel af varme gennem det tomme rum. Denne form for varmeoverførsel sker uden et mellemliggende medium; stråling fungerer selv i og gennem et perfekt vakuum. For eksempel bevæger sig energi fra solen gennem rumets vakuum, inden varmeoverførslen varmer jorden.

Varmeoverførsel udgør en integreret del af uddannelsen i relevante fag, såsom i læseplanen for kemisk eller maskinteknik. Fremstilling og HVAC (opvarmning, ventilation og luftkøling) er eksempler på industrier, der er stærkt afhængige af termodynamik og principper for varmeoverførsel. Varmevidenskab og termisk fysik er højere uddannelsesområder, der beskæftiger sig med varmeoverførsel.