การถ่ายเทความร้อนสามประเภท

การถ่ายเทความร้อนครอบคลุมพื้นที่ซึ่งประกอบไปด้วยฟังก์ชันที่หลากหลาย ตั้งแต่กระบวนการง่ายๆ ของการให้ความร้อนและความเย็นของวัตถุ ไปจนถึงแนวคิดทางอุณหพลศาสตร์ขั้นสูงในฟิสิกส์เชิงความร้อน เพื่อให้เข้าใจว่าเครื่องดื่มเย็นลงอย่างไรในฤดูร้อนหรือความร้อนเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกอย่างไร คุณต้องเข้าใจหลักการพื้นฐานเหล่านี้ของการถ่ายเทความร้อนในระดับพื้นฐาน

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าความร้อนถ่ายเทจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังอุณหภูมิที่ต่ำกว่า อะตอมพลังงานที่สูงขึ้น (และอุณหภูมิที่สูงขึ้น) จะเคลื่อนเข้าหาอะตอมพลังงานที่ต่ำกว่า (อุณหภูมิต่ำกว่า) เพื่อรักษาสมดุล (เรียกว่าสมดุลความร้อน) การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นเพื่อรักษาหลักการนี้ไว้เมื่อวัตถุมีอุณหภูมิแตกต่างจากวัตถุอื่นหรือบริเวณโดยรอบ

เมื่ออนุภาคของสสารสัมผัสโดยตรง การถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อน อะตอมที่อยู่ติดกันของพลังงานที่สูงขึ้นจะสั่นสะเทือนซึ่งกันและกัน ซึ่งจะถ่ายเทพลังงานที่สูงกว่าไปยังพลังงานที่ต่ำกว่า หรืออุณหภูมิที่สูงขึ้นไปยังอุณหภูมิที่ต่ำกว่า กล่าวคือ อะตอมที่มีความเข้มสูงและความร้อนสูงจะสั่นสะเทือน ส่งผลให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปยังบริเวณที่มีความเข้มต่ำและความร้อนต่ำ ของเหลวและก๊าซมีการนำไฟฟ้าน้อยกว่าของแข็ง (โลหะเป็นตัวนำที่ดีที่สุด) เนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่ามีระยะห่างระหว่างอะตอมมากขึ้น

การพาความร้อนอธิบายการถ่ายเทความร้อนระหว่างพื้นผิวกับของเหลวหรือก๊าซที่กำลังเคลื่อนที่ เมื่อของเหลวหรือก๊าซเดินทางเร็วขึ้น การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจะเพิ่มขึ้น การพาความร้อนสองประเภทคือการพาธรรมชาติและการพาความร้อนแบบบังคับ ในการพาความร้อนตามธรรมชาติ การเคลื่อนที่ของของไหลเป็นผลมาจากอะตอมที่ร้อนในของไหล โดยที่อะตอมร้อนจะเคลื่อนขึ้นไปยังอะตอมที่เย็นกว่าในอากาศ ของไหลจะเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ตัวอย่างนี้รวมถึงกลุ่มควันบุหรี่ที่เพิ่มขึ้น หรือความร้อนจากฝากระโปรงรถที่ลอยขึ้นไป ในการพาความร้อนแบบบังคับ ของเหลวจะถูกบังคับให้เดินทางผ่านพื้นผิวโดยพัดลมหรือปั๊มหรือแหล่งภายนอกอื่นๆ

การแผ่รังสี (เพื่อไม่ให้สับสนกับการแผ่รังสีความร้อน) หมายถึงการถ่ายเทความร้อนผ่านพื้นที่ว่าง รูปแบบการถ่ายเทความร้อนนี้เกิดขึ้นโดยไม่มีตัวกลางแทรกแซง รังสีทำงานได้แม้ในและผ่านสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ ตัวอย่างเช่น พลังงานจากดวงอาทิตย์เดินทางผ่านสุญญากาศของอวกาศ ก่อนที่การถ่ายเทความร้อนจะทำให้โลกอุ่นขึ้น

การถ่ายเทความร้อนเป็นส่วนสำคัญของการศึกษาในวิชาที่เกี่ยวข้อง เช่น ในหลักสูตรเคมีหรือวิศวกรรมเครื่องกล การผลิตและ HVAC (การทำความร้อน การระบายอากาศ และการระบายความร้อนด้วยอากาศ) เป็นตัวอย่างของอุตสาหกรรมที่อาศัยอุณหพลศาสตร์และหลักการถ่ายเทความร้อนเป็นอย่างมาก วิทยาศาสตร์ความร้อนและฟิสิกส์ความร้อนเป็นสาขาการศึกษาระดับสูงที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อน