열전달은 물체 가열 및 냉각의 간단한 프로세스에서 열 물리학의 고급 열역학 개념에 이르기까지 다양한 기능으로 구성된 분야를 차지합니다. 음료가 여름에 어떻게 식는지 또는 열이 태양에서 지구로 어떻게 이동하는지 이해하려면 기본적인 수준에서 열 전달의 이러한 기본 원리를 파악해야합니다.
열역학 제 2 법칙
열역학 제 2 법칙은 열이 더 높은 온도의 물체에서 더 낮은 온도의 물체로 전달된다는 것을 말합니다. 더 높은 에너지 원자 (따라서 더 높은 온도)는 평형 (열 평형이라고도 함)을 유지하기 위해 더 낮은 에너지 원자 (더 낮은 온도)쪽으로 이동합니다. 물체가 다른 물체 또는 주변과 다른 온도에있을 때이 원리를 유지하기 위해 열 전달이 발생합니다.
전도에 의한 열전달
물질 입자가 직접 접촉하면 전도를 통해 열이 전달됩니다. 더 높은 에너지의 인접한 원자는 서로 진동하여 더 높은 에너지를 더 낮은 에너지로, 더 높은 온도를 더 낮은 온도로 전달합니다. 즉, 강도가 높고 열이 높은 원자가 진동하여 전자를 강도가 낮고 열이 낮은 영역으로 이동합니다. 유체와 가스는 밀도가 낮기 때문에 고체 (금속이 최고의 전도체)보다 전도성이 낮습니다. 즉, 원자 사이의 거리가 더 멀다는 것을 의미합니다.
대류 열 전달
대류는 표면과 움직이는 액체 또는 기체 사이의 열 전달을 나타냅니다. 유체 또는 가스가 더 빨리 이동함에 따라 대류 열 전달이 증가합니다. 대류의 두 가지 유형은 자연 대류와 강제 대류입니다. 자연 대류에서 유체 운동은 유체의 뜨거운 원자에서 발생하며 뜨거운 원자는 공기에서 더 차가운 원자를 향해 위쪽으로 이동합니다. 유체는 중력의 영향을 받아 이동합니다. 예를 들면 담배 연기의 구름이 솟아 오르거나 자동차 후드에서 나오는 열기가 있습니다. 강제 대류에서 유체는 팬이나 펌프 또는 기타 외부 소스에 의해 표면 위로 강제 이동합니다.
열전달 및 복사
복사 (열 복사와 혼동하지 말 것)는 빈 공간을 통한 열 전달을 의미합니다. 이러한 형태의 열전달은 중간 매체없이 발생합니다. 방사선은 완벽한 진공 상태에서도 작동합니다. 예를 들어, 태양 에너지는 열 전달이 지구를 따뜻하게하기 전에 우주의 진공을 통해 이동합니다.
열전달은 화학 또는 기계 공학 커리큘럼과 같은 관련 과목에서 교육의 필수적인 부분을 형성합니다. 제조 및 HVAC (난방, 환기 및 공기 냉각)는 열역학 및 열 전달 원리에 크게 의존하는 산업의 예입니다. 열 과학 및 열 물리학은 열 전달을 다루는 고등 교육 분야입니다.