Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται από τρεις κύριους μηχανισμούς: αγωγιμότητα, όπου τα δονούμενα μόρια αυστηρά μεταφέρουν την ενέργειά τους σε άλλα μόρια με χαμηλότερη ενέργεια. μεταφορά, στην οποία η μαζική κίνηση ενός ρευστού προκαλεί ρεύματα και νευρώσεις που προάγουν την ανάμιξη και την κατανομή της θερμικής ενέργειας · και ακτινοβολία, όπου ένα θερμό σώμα εκπέμπει ενέργεια που μπορεί να δράσει σε άλλο σύστημα μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η μεταφορά και η αγωγή είναι οι δύο πιο σημαντικές μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας σε υγρά και αέρια.
Γενική αγωγιμότητα
Η αγωγή συμβαίνει συνήθως στα στερεά. Οι ηλεκτρικές σόμπες χρησιμοποιούν αγώγιμη μεταφορά θερμότητας για να βράσουν ένα δοχείο νερού: η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από τον θερμό καυστήρα στο ψυχρό δοχείο, προκαλώντας την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού. Η αγωγή συμβαίνει λόγω της δόνησης των μορίων. Σε μια στερεή ουσία, τα άτομα, διατεταγμένα πολύ σφιχτά σε δικτυωτές δομές, έχουν πολύ λίγη ελευθερία να κινούνται στο διάστημα. Καθώς ο καυστήρας θερμαίνεται, τα άτομα στο μέταλλο αρχίζουν να δονείται όλο και πιο γρήγορα καθώς αυξάνεται η ενέργειά τους. Όταν τοποθετείτε το δροσερό δοχείο νερού στον καυστήρα, δημιουργείτε μια κλίση θερμοκρασίας - ένα μέρος για τη ροή της θερμότητας. Δεδομένου ότι η ενέργεια ρέει από ζεστά πράγματα σε ψυχρότερα πράγματα, τα δονούμενα άτομα του καυστήρα μεταφέρουν μέρος της θερμότητας τους στα άτομα που απαρτίζουν το μέταλλο της κατσαρόλας σας. Αυτό αναγκάζει τα άτομα του δοχείου να δονείται, μεταφέροντας την ενέργειά τους στο νερό.
Αγωγιμότητα σε αέρια και υγρά
Η αγωγή είναι πιο συνηθισμένη στα στερεά, αλλά κατ 'αρχήν - μπορεί και - συμβαίνει σε υγρά και αέρια, απλά όχι πολύ καλά. Επειδή τα μόρια ρευστών έχουν μεγαλύτερη ελευθερία κινήσεων από ό, τι στα στερεά, υπάρχει μικρότερη πιθανότητα τα δονούμενα μόρια να συγκρούονται με ένα άλλο και να μεταφέρουν ενέργεια σε όλο το ρευστό. Στην πραγματικότητα, ο αέρας είναι τόσο κακός αγωγός που χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στη μόνωση των σπιτιών. Ορισμένα ενεργειακά αποδοτικά παράθυρα έχουν "χώρους αέρα" μεταξύ τους που δημιουργούν μια τσέπη αέρα μεταξύ του εσωτερικού του σπιτιού και του κρύου εξωτερικού αέρα. Επειδή ο αέρας δεν μεταφέρει θερμότητα πολύ καλά, περισσότερη θερμότητα παραμένει μέσα στο σπίτι, καθώς ο αέρας δυσκολεύει αυτή τη θερμική ενέργεια να περάσει έξω.
Μεταγωγή
Η μεταφορά είναι μακράν ο πιο αποτελεσματικός και κοινός τρόπος μεταφοράς θερμότητας μέσω υγρών και αερίων. Εμφανίζεται όταν ορισμένες περιοχές ενός υγρού θερμαίνονται από άλλες, προκαλώντας ρεύματα στο υγρό που το μετακινούνται για να κατανείμουν αυτή τη θερμότητα πιο ομοιόμορφα. Σκεφτείτε ένα σπίτι το χειμώνα. Μπορεί να έχετε παρατηρήσει ότι η σοφίτα είναι πάντα πολύ ζεστή, ενώ το υπόγειο είναι συνήθως δροσερό. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ο αέρας θερμαίνεται, γίνεται ελαφρύς, αναγκάζοντάς τον να ανεβαίνει προς τα πάνω στην οροφή. Ο κρύος αέρας είναι πολύ βαρύτερος και πέφτει στο πάτωμα. Καθώς ο ζεστός αέρας κινείται στην οροφή και ο κρύος αέρας πέφτει, αυτοί οι δύο τύποι αέρα συγκρούονται και αναμιγνύονται, προκαλώντας τη θερμότητα από τον θερμό βραχίονα για να μεταφερθεί στον ψυχρότερο αέρα και έτσι να κατανέμεται η θερμότητα σε όλο το δωμάτιο.
Ακτινοβολία
Η ακτινοβολία συμβαίνει όταν ένα σώμα ζεσταίνει αρκετά για να εκπέμψει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια. Ο ήλιος είναι ένα κλασικό παράδειγμα μεταφοράς ακτινοβολίας θερμότητας: είναι πολύ μακριά στο διάστημα, αλλά είναι αρκετά ζεστό για να αισθανθείτε τη θερμότητα του. Νιώθετε αυτήν τη ζέστη λόγω της ακτινοβολίας, και ακόμη και σε μια δροσερή μέρα ο ήλιος αισθάνεται ζεστός. Η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια μπορεί να ταξιδέψει μέσω κενού χώρου και μπορεί να προκαλέσει θέρμανση ενός αντικειμένου στόχου από μακριά. Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία δεν συμβαίνει συνήθως σε υγρά και αέρια.