Šilumos perdavimas užima lauką, kuris apima platų funkcijų spektrą, pradedant paprastais objektų šildymo ir aušinimo procesais ir baigiant termodinamikos termofizikos koncepcijomis. Norėdami suprasti, kaip gėrimas aušina vasarą arba kaip šiluma sklinda nuo saulės iki Žemės, turite suvokti šiuos pagrindinius šilumos perdavimo principus.
Antrasis termodinamikos dėsnis
Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad šiluma perduodama iš aukštesnės temperatūros objekto į žemesnės temperatūros objektą. Aukštesnės energijos atomai (taigi ir aukštesnė temperatūra) juda link žemesnių energijos atomų (žemesnės temperatūros), kad išlaikytų pusiausvyrą (vadinamą šilumine pusiausvyra). Šilumos perdavimas vyksta siekiant išlaikyti šį principą, kai daiktas yra kitokioje temperatūroje nei kitas objektas ar jo aplinka.
Šilumos perdavimas laidumu
Kai medžiagos dalelės tiesiogiai liečiasi, šiluma perduodama laidumo būdu. Gretimi didesnės energijos atomai vibruoja vienas prieš kitą, o tai didesnę energiją perduoda mažesnei, o aukštesnę temperatūrą - žemesnei. Tai reiškia, kad vibruos didesnio intensyvumo ir didesnės šilumos atomai, tokiu būdu perkeliant elektronus į mažesnio intensyvumo ir mažesnės šilumos zonas. Skysčiai ir dujos yra mažiau laidūs nei kietosios medžiagos (metalai yra geriausi laidininkai) dėl to, kad jie yra mažiau tankūs, vadinasi, tarp atomų yra didesnis atstumas.
Konvekcinis šilumos perdavimas
Konvekcija apibūdina šilumos perdavimą tarp paviršiaus ir judančių skysčių ar dujų. Skysčiui ar dujoms keliaujant greičiau, konvekcinis šilumos perdavimas padidėja. Du konvekcijos tipai yra natūrali konvekcija ir priverstinė konvekcija. Natūralios konvekcijos metu skysčio judėjimas atsiranda dėl skysčio karštų atomų, kur karšti atomai juda aukštyn link ore esančių vėsesnių atomų - skystis juda veikiamas gravitacijos. Tai gali būti kylantys cigarečių dūmų debesys arba aukštyn kylanti automobilio gaubto šiluma. Priverstinės konvekcijos metu skystis yra priverstas judėti per paviršių ventiliatoriumi ar siurbliu ar kitu išoriniu šaltiniu.
Šilumos perdavimas ir radiacija
Spindulys (kurio negalima painioti su šilumine spinduliuote) reiškia šilumos perdavimą per tuščią erdvę. Ši šilumos perdavimo forma vyksta be įsikišančios terpės; radiacija veikia net ir tobulame vakuume. Pavyzdžiui, saulės energija keliauja per kosmoso vakuumą, kol šilumos perdavimas sušildo Žemę.
Šilumos perdavimas yra neatsiejama atitinkamų dalykų mokymo dalis, pavyzdžiui, chemijos ar mechanikos inžinerijos programoje. Gamyba ir ŠVOK (šildymas, vėdinimas ir oro aušinimas) yra pramonės šakų, kurios labai priklauso nuo termodinamikos ir šilumos perdavimo principų, pavyzdžiai. Šilumos mokslas ir šiluminė fizika yra aukštojo mokslo sritys, susijusios su šilumos perdavimu.