การถ่ายเทความร้อนประเภทใดเกิดขึ้นในของเหลวและก๊าซ

การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นจากกลไกหลักสามประการ: การนำไฟฟ้า โดยที่โมเลกุลที่สั่นสะเทือนอย่างเข้มงวดจะถ่ายเทพลังงานไปยังโมเลกุลอื่นที่มีพลังงานต่ำกว่า การพาความร้อน ซึ่งการเคลื่อนที่จำนวนมากของของไหลทำให้เกิดกระแสน้ำและกระแสน้ำวนที่ส่งเสริมการผสมและการกระจายของพลังงานความร้อน และการแผ่รังสีที่ร่างกายร้อนปล่อยพลังงานที่สามารถกระทำกับระบบอื่นผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การพาความร้อนและการนำความร้อนเป็นวิธีการถ่ายเทความร้อนที่โดดเด่นที่สุดสองวิธีในของเหลวและก๊าซ

การนำมักเกิดขึ้นในของแข็ง ท็อปส์ซูเตาไฟฟ้าใช้การถ่ายเทความร้อนแบบสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อนำหม้อน้ำไปต้ม: พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากเตาที่ร้อนไปยังหม้อเย็น ทำให้อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น การนำเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุล ในสารที่เป็นของแข็ง อะตอมซึ่งถูกจัดเรียงอย่างแน่นหนาในโครงสร้างคล้ายโครงตาข่าย มีอิสระน้อยมากที่จะเคลื่อนที่ไปรอบๆ ในอวกาศ เมื่อหัวเตาร้อนขึ้น อะตอมในโลหะจะเริ่มสั่นสะเทือนเร็วขึ้นและเร็วขึ้นเมื่อพลังงานเพิ่มขึ้น เมื่อคุณวางหม้อน้ำเย็นลงบนเตา คุณกำลังสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิ ซึ่งเป็นที่สำหรับให้ความร้อนไหลผ่าน เนื่องจากพลังงานไหลจากของร้อนไปสู่ของเย็น อะตอมที่สั่นสะเทือนของหัวเตาจะถ่ายเทความร้อนบางส่วนไปยังอะตอมที่ประกอบเป็นโลหะในหม้อน้ำของคุณ สิ่งนี้ทำให้อะตอมของหม้อสั่นสะเทือนโดยส่งพลังงานไปยังน้ำ

การนำไฟฟ้าเป็นเรื่องปกติสำหรับของแข็ง แต่โดยหลักการแล้ว มันสามารถ -- และ -- เกิดขึ้นในของเหลวและก๊าซ ไม่ค่อยดีนัก เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวมีอิสระในการเคลื่อนไหวมากกว่าในของแข็ง จึงมีโอกาสน้อยที่โมเลกุลที่สั่นสะเทือนจะชนกับอีกโมเลกุลหนึ่งและถ่ายโอนพลังงานไปทั่วของเหลว อันที่จริง อากาศเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีนัก ซึ่งใช้ในการป้องกันบ้านเรือน หน้าต่างประหยัดพลังงานบางบานมี "ช่องว่างอากาศ" ระหว่างหน้าต่างที่สร้างช่องอากาศระหว่างภายในบ้านกับอากาศภายนอกที่เย็น เนื่องจากอากาศถ่ายเทความร้อนได้ไม่ดี ความร้อนจึงคงอยู่ภายในบ้านมากขึ้น เนื่องจากอากาศทำให้พลังงานความร้อนนี้ออกไปภายนอกได้ยาก

การพาความร้อนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและธรรมดาที่สุดในการถ่ายเทความร้อนผ่านของเหลวและก๊าซ มันเกิดขึ้นเมื่อบางส่วนของของไหลร้อนกว่าส่วนอื่น ทำให้กระแสในของไหลที่เคลื่อนไปรอบ ๆ เพื่อกระจายความร้อนนั้นอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น คิดถึงบ้านในฤดูหนาว คุณอาจสังเกตเห็นว่าห้องใต้หลังคาอบอุ่นอยู่เสมอ ในขณะที่ห้องใต้ดินโดยทั่วไปจะเย็น สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะเมื่ออากาศร้อนขึ้นก็จะสว่างขึ้นทำให้เคลื่อนขึ้นสู่เพดาน อากาศเย็นจะหนักกว่ามากและตกลงสู่พื้น เมื่อลมร้อนเคลื่อนขึ้นสู่เพดานและลมเย็นตกลงมา อากาศทั้งสองประเภทนี้จะชนกันและปะปนกันทำให้เกิด ความร้อนจากแขนอุ่นจะถ่ายเทไปยังอากาศเย็นจึงกระจายความร้อนไปทั่วทั้งห้อง

การแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อร่างกายร้อนพอที่จะปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ดวงอาทิตย์เป็นตัวอย่างคลาสสิกของการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสี: ดวงอาทิตย์อยู่ไกลในอวกาศ แต่ร้อนพอที่คุณจะสัมผัสได้ถึงความร้อน คุณรู้สึกถึงความร้อนนี้เนื่องจากการแผ่รังสี และแม้ในวันที่อากาศเย็น ดวงอาทิตย์ก็ยังอบอุ่น พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางผ่านพื้นที่ว่างและทำให้วัตถุเป้าหมายร้อนขึ้นจากระยะไกลได้ การถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีมักไม่เกิดขึ้นในของเหลวและก๊าซ