熱伝達は、次の3つの主要なメカニズムによって発生します。伝導。厳密に振動する分子は、エネルギーをより低いエネルギーで他の分子に伝達します。 対流。流体のバルク運動により、熱エネルギーの混合と分布を促進する電流と乱気流が発生します。 放射。高温の物体がエネルギーを放出し、電磁波を介して別のシステムに作用する可能性があります。 対流と伝導は、液体と気体の熱伝達の2つの最も顕著な方法です。
一般的な伝導
伝導は通常、固体で発生します。 電気コンロは、伝導性の熱伝達を使用してポットの水を沸騰させます。熱エネルギーがホットバーナーからクールポットに伝達され、水の温度が上昇します。 伝導は分子の振動によって起こります。 固体物質では、格子状の構造に非常に密に配置された原子は、空間内を動き回る自由がほとんどありません。 バーナーが熱くなると、金属内の原子はエネルギーが増加するにつれてますます速く振動し始めます。 バーナーに冷たい水の鍋を置くと、温度勾配が作成されます。これは、熱が流れる場所です。 エネルギーは熱いものから冷たいものへと流れるので、バーナーの振動する原子は、水のポットの金属を構成する原子に熱の一部を伝達します。 これにより、ポットの原子が振動し、そのエネルギーが水に伝達されます。
気体および液体の伝導
伝導は固体によく見られますが、原則として、液体や気体で発生する可能性があり、実際には発生しません。 流体の分子は固体よりも運動の自由度が高いため、振動する分子が別の分子と衝突して流体全体にエネルギーを伝達する可能性は低くなります。 実際、空気は非常に貧弱な導体であるため、家の断熱に使用されます。 一部のエネルギー効率の高い窓には、家の内部と冷たい外気の間に空気のポケットを作る「空間」があります。 空気は熱をあまり伝導しないため、空気がこの熱エネルギーを外に出すのを困難にするため、より多くの熱が家の中にとどまります。
対流
対流は、熱が液体や気体を介して伝達される最も効率的で一般的な方法です。 これは、流体の一部の領域が他の領域よりも熱くなり、流体に電流が流れて流体を動かし、その熱をより均等に分散させるときに発生します。 冬の家のことを考えてみてください。 屋根裏部屋はいつもとても暖かく、地下室は通常涼しいことに気づいたかもしれません。 これは、空気が熱くなると軽くなり、天井に向かって上昇するためです。 冷たい空気ははるかに重く、床に落ちます。 熱気が天井に移動して冷気が落ちると、この2種類の空気が衝突して混ざり合い、 暖かいアームからの熱が冷たい空気に伝達され、部屋全体に熱が分散されます。
放射線
放射線は、体が電磁エネルギーを放出するのに十分なほど熱くなると発生します。 太陽は放射熱伝達の典型的な例です。太陽は宇宙から遠く離れていますが、その熱を感じるのに十分なほど暑いです。 放射線のせいでこの暑さを感じ、涼しい日でも太陽は暖かく感じます。 電磁エネルギーは空の空間を移動し、ターゲットオブジェクトを遠くから加熱する可能性があります。 放射熱伝達は、通常、液体や気体では発生しません。