Siltuma pārnešana aizņem lauku, kurā ietilpst plašs funkciju klāsts, sākot no vienkāršiem objektu sildīšanas un dzesēšanas procesiem līdz modernām termodinamiskām koncepcijām siltuma fizikā. Lai saprastu, kā dzēriens atdziest vasarā vai kā siltums virzās no saules uz Zemi, jums ir jāuztver šie siltuma pārneses pamatprincipi fundamentālā līmenī.
Otrais termodinamikas likums
Otrais termodinamikas likums nosaka, ka siltums pāriet no augstākas temperatūras objekta uz zemāku temperatūru. Augstākās enerģijas atomi (un līdz ar to arī augstāka temperatūra) virzās uz zemāko enerģijas atomu (zemākas temperatūras) pusi, lai uzturētu līdzsvaru (pazīstams kā termiskais līdzsvars). Siltuma pārnese notiek, lai saglabātu šo principu, kad objekts atrodas citā temperatūrā nekā cits objekts vai tā apkārtne.
Siltuma pārnešana ar vadīšanu
Kad vielas daļiņas ir tiešā saskarē, siltums pāriet ar vadīšanas palīdzību. Blakus esošie augstākas enerģijas atomi vibrē viens pret otru, kas augstāko enerģiju pārnes zemākajai enerģijai vai augstāku temperatūru zemākai temperatūrai. Tas ir, augstākas intensitātes un augstāka siltuma atomi vibrēs, tādējādi pārvietojot elektronus uz zemākas intensitātes un zemākas siltuma zonām. Šķidrumi un gāzes ir mazāk vadoši nekā cietās vielas (metāli ir labākie vadītāji), jo tie ir mazāk blīvi, tas nozīmē, ka starp atomiem ir lielāks attālums.
Konvekcijas siltuma pārnese
Konvekcija apraksta siltuma pārnesi starp virsmu un kustīgu šķidrumu vai gāzi. Kad šķidrums vai gāze pārvietojas ātrāk, konvektīvā siltuma pārnešana palielinās. Divi konvekcijas veidi ir dabiskā konvekcija un piespiedu konvekcija. Dabiskā konvekcijā šķidruma kustība rodas no karstajiem atomiem šķidrumā, kur karstie atomi virzās uz augšu virzienā uz vēsākiem atomiem gaisā - šķidrums pārvietojas gravitācijas ietekmē. Piemēri tam ir augošie cigarešu dūmu mākoņi vai siltums no automašīnas pārsega, kas paceļas uz augšu. Piespiedu konvekcijā šķidrums ir spiests pārvietoties pa virsmu ar ventilatoru vai sūkni vai kādu citu ārēju avotu.
Siltuma pārnese un starojums
Radiācija (nejaukt ar termisko starojumu) attiecas uz siltuma pārnesi tukšā telpā. Šī siltuma pārneses forma notiek bez iejaukšanās vides; starojums darbojas pat ideālā vakuumā un caur to. Piemēram, saules enerģija pārvietojas pa kosmosa vakuumu, pirms siltuma pārnešana sasilda Zemi.
Siltuma pārnese ir neatņemama izglītības sastāvdaļa attiecīgajos priekšmetos, piemēram, ķīmiskās vai mašīnbūves mācību programmā. Ražošana un gaisa kondicionēšana (apkure, ventilācija un gaisa dzesēšana) ir nozares piemēri, kas lielā mērā paļaujas uz termodinamiku un siltuma pārneses principiem. Termo zinātne un siltuma fizika ir augstākas izglītības jomas, kas nodarbojas ar siltuma pārnesi.