Soojusülekanne hõivab välja, mis hõlmab paljusid funktsioone, alates esemete lihtsatest kuumutamise ja jahutamise protsessidest kuni termofüüsika kõrgtehnoloogiliste mõisteteni. Selleks, et mõista, kuidas jook suvel jahtub või kuidas soojus liigub päikeselt Maale, peate mõistma neid soojusülekande põhiprintsiipe põhimõtteliselt.
Termodünaamika teine seadus
Termodünaamika teine seadus ütleb, et soojus kandub kõrgema temperatuuriga objektilt madalama temperatuuriga objektile. Kõrgema energia aatomid (ja seega ka kõrgem temperatuur) liiguvad madalama energia aatomite (madalama temperatuuri) poole, et säilitada tasakaal (tuntud kui termiline tasakaal). Soojuse ülekandmine toimub selle põhimõtte säilitamiseks, kui objekt on teise objekti või selle ümbruse temperatuurist erinev.
Soojusülekanne juhtivusega
Kui aineosakesed on otseses kontaktis, edastatakse soojus juhtivuse kaudu. Kõrvalolevad suurema energia aatomid vibreerivad üksteise vastu, mis kannab suurema energia madalamale energiale või kõrgema temperatuuri madalamale temperatuurile. See tähendab, et suurema intensiivsusega ja suurema soojusega aatomid vibreerivad, viies seeläbi elektronid madalama intensiivsusega ja madalama kuumusega aladele. Vedelikud ja gaasid on vähem juhtivad kui tahked ained (metallid on parimad juhid), kuna need on vähem tihedad, see tähendab, et aatomite vahel on suurem kaugus.
Konvektsiooni soojusülekanne
Konvektsioon kirjeldab soojusülekannet pinna ja liikuva vedeliku või gaasi vahel. Kui vedelik või gaas liigub kiiremini, suureneb konvektiivne soojusülekanne. Konvektsiooni kahte tüüpi on loomulik konvektsioon ja sunnitud konvektsioon. Looduslikus konvektsioonis tekib vedeliku liikumine vedeliku kuumadest aatomitest, kus kuumad aatomid liiguvad õhus olevate jahedamate aatomite suunas ülespoole - vedelik liigub raskusjõu mõjul. Selle näiteks on tõusvad sigaretisuitsupilved või ülespoole kerkiva auto kapotist tulev soojus. Sundkonvektsioonis sunnitakse vedelikku ventilaatori, pumba või mõne muu välise allika abil üle pinna liikuma.
Soojusülekanne ja kiirgus
Kiirgus (mitte segi ajada soojuskiirgusega) viitab soojuse ülekandmisele tühja ruumi kaudu. See soojusülekande vorm toimub ilma sekkuva keskkonnata; kiirgus töötab isegi täiuslikus vaakumis ja selle kaudu. Näiteks liigub päikesest tulev energia läbi ruumi vaakumi, enne kui soojuse ülekandmine Maa soojendab.
Soojusülekanne on asjakohaste ainete hariduse lahutamatu osa, näiteks keemia- või masinaehituse õppekavas. Tootmine ja HVAC (küte, ventilatsioon ja õhkjahutus) on näited tööstusharudest, mis tuginevad suuresti termodünaamikale ja soojusülekande põhimõtetele. Termoteadus ja soojusfüüsika on kõrgemad haridusvaldkonnad, mis tegelevad soojusülekandega.