A hőátadás olyan területet foglal el, amely a funkciók széles skáláját foglalja magában, a tárgyak egyszerű fűtési és hűtési folyamataitól a fejlett termodinamikai koncepciókig a hőfizikában. Annak megértéséhez, hogy egy ital hogyan hűl a nyáron, vagy hogyan jut el a hő a naptól a Földig, meg kell értenie a hőátadás ezen alapelveit alapvető szinten.
A termodinamika második törvénye
A termodinamika második törvénye kimondja, hogy a hő egy magasabb hőmérsékletű tárgyról az alacsonyabb hőmérsékletűre száll át. A magasabb energiaatomok (és így a magasabb hőmérséklet) az alacsonyabb energiaatomok (alacsonyabb hőmérséklet) felé mozognak az egyensúly fenntartása érdekében (termikus egyensúly néven ismertek). A hőátadás ezen elv fenntartása érdekében történik, amikor egy tárgy más hőmérsékleten van, mint egy másik tárgy vagy annak környezete.
Hőátadás vezetéssel
Amikor az anyag részecskéi közvetlen kapcsolatban vannak, hővezetés útján. A szomszédos nagyobb energiájú atomok rezegnek egymással, ami a magasabb energiát az alacsonyabb energiához, a magasabb hőmérsékletet pedig az alacsonyabb hőmérséklethez továbbítja. Vagyis nagyobb intenzitású és magasabb hőatomok rezegnek, ezáltal az elektronok alacsonyabb intenzitású és alacsonyabb hőterületekre kerülnek. A folyadékok és gázok kevésbé vezetőképesek, mint a szilárd anyagok (a fémek a legjobb vezetők), mivel kevésbé sűrűek, vagyis nagyobb az atomok közötti távolság.
Konvekciós hőátadás
A konvekció a felület és a mozgásban lévő folyadék vagy gáz közötti hőátadást írja le. Ahogy a folyadék vagy gáz gyorsabban halad, a konvektív hőátadás növekszik. A konvekció két típusa a természetes konvekció és a kényszerű konvekció. Természetes konvekció esetén a folyadék mozgása a folyadék forró atomjaiból származik, ahol a forró atomok felfelé haladnak a levegőben lévő hűvösebb atomok felé - a folyadék a gravitáció hatására mozog. Ilyen például a növekvő cigarettafüstfelhő, vagy a felfelé emelkedő autó burkolatának hője. Kényszeres konvekció esetén a folyadékot ventilátor, szivattyú vagy más külső forrás kényszeríti a felszínen haladni.
Hőátadás és sugárzás
A sugárzás (nem tévesztendő össze a hősugárzással) a hő átadására utal az üres térben. A hőátadás ilyen formája közbenső közeg nélkül történik; a sugárzás tökéletes vákuumban és azon keresztül is működik. Például a napból származó energia az űr vákuumán keresztül halad, mielőtt a hőátadás felmelegítené a Földet.
A hőátadás a releváns tantárgyak oktatásának szerves részét képezi, például a vegyi vagy gépészmérnöki tananyagban. A gyártás és a HVAC (fűtés, szellőztetés és léghűtés) olyan iparágak példái, amelyek nagymértékben támaszkodnak a termodinamikára és a hőátadás elveire. A hőtudomány és a hőfizika magasabb szintű oktatási terület, amely a hőátadással foglalkozik.