Varmeoverføring opptar et felt som inneholder et bredt spekter av funksjoner, fra de enkle prosessene med gjenstander for oppvarming og kjøling til avanserte termodynamiske konsepter innen termisk fysikk. For å forstå hvordan en drink kjøler seg om sommeren eller hvordan varmen beveger seg fra solen til jorden, må du forstå disse grunnleggende prinsippene for varmeoverføring på et grunnleggende nivå.
Andre lov om termodynamikk
Den andre loven om termodynamikk sier at varme overføres fra et objekt med høyere temperatur til lavere temperatur. De høyere energeatomer (og dermed høyere temperatur) beveger seg mot de lavere energeatomer (lavere temperatur) for å opprettholde likevekt (kjent som termisk likevekt). Varmeoverføring skjer for å opprettholde dette prinsippet når et objekt har en annen temperatur enn et annet objekt eller dets omgivelser.
Varmeoverføring ved ledning
Når partikler av materie er i direkte kontakt, overføres varme ved hjelp av ledning. De tilstøtende atomene med høyere energi vibrerer mot hverandre, noe som overfører høyere energi til lavere energi, eller høyere temperatur til lavere temperatur. Atomer med høyere intensitet og høyere varme vil vibrere og derved bevege elektronene til områder med lavere intensitet og lavere varme. Væsker og gasser er mindre ledende enn faste stoffer (metaller er de beste lederne) på grunn av at de er mindre tette, noe som betyr at det er større avstand mellom atomer.
Konveksjon varmeoverføring
Konveksjon beskriver varmeoverføring mellom en overflate og en væske eller gass i bevegelse. Når væsken eller gassen beveger seg raskere, øker den konvektive varmeoverføringen. To typer konveksjon er naturlig konveksjon og tvungen konveksjon. I naturlig konveksjon oppstår væskebevegelse fra de varme atomene i væsken, der de varme atomene beveger seg oppover mot de kjøligere atomer i luften - væsken beveger seg under påvirkning av tyngdekraften. Eksempler på dette inkluderer de stigende skyene av sigarettrøyk, eller varmen fra panseret på en bil som stiger oppover. Ved tvungen konveksjon blir væsken tvunget til å bevege seg over overflaten av en vifte eller pumpe eller en annen ekstern kilde.
Varmeoverføring og stråling
Stråling (ikke forveksles med termisk stråling) refererer til overføring av varme gjennom tomt rom. Denne formen for varmeoverføring skjer uten et mellomliggende medium; stråling fungerer selv i og gjennom et perfekt vakuum. For eksempel beveger energi fra solen seg gjennom vakuumet i rommet før varmeoverføringen varmer jorden.
Varmeoverføring utgjør en integrert del av utdanningen i relevante fag, for eksempel i læreplanen for kjemisk eller maskinteknikk. Produksjon og HVAC (oppvarming, ventilasjon og luftkjøling) er eksempler på bransjer som er sterkt avhengige av termodynamikk og prinsipper for varmeoverføring. Varmevitenskap og termisk fysikk er høyere utdanningsfelt som omhandler varmeoverføring.