Isı transferi, nesnelerin ısıtılması ve soğutulması gibi basit işlemlerden termal fizikteki ileri termodinamik kavramlara kadar çok çeşitli işlevleri içeren bir alanı kaplar. Bir içeceğin yazın nasıl soğuduğunu veya ısının güneşten Dünya'ya nasıl hareket ettiğini anlamak için, ısı transferinin bu temel ilkelerini temel düzeyde kavramanız gerekir.
Termodinamiğin İkinci Yasası
Termodinamiğin İkinci Yasası, daha yüksek sıcaklıktaki bir nesneden daha düşük sıcaklıktaki bir nesneye ısı transferinin olduğunu belirtir. Daha yüksek enerjili atomlar (ve dolayısıyla daha yüksek sıcaklık), dengeyi (termal denge olarak bilinir) korumak için daha düşük enerjili atomlara (düşük sıcaklık) doğru hareket eder. Bir nesne başka bir nesneden veya çevresinden farklı bir sıcaklıkta olduğunda bu prensibi korumak için ısı transferi gerçekleşir.
İletim Yoluyla Isı Transferi
Madde parçacıkları doğrudan temas halindeyken ısı iletimi yoluyla iletilir. Daha yüksek enerjili bitişik atomlar birbirlerine karşı titreşir, bu da daha yüksek enerjiyi daha düşük enerjiye veya daha yüksek sıcaklığı daha düşük sıcaklığa aktarır. Yani, daha yüksek yoğunluklu ve daha yüksek ısıya sahip atomlar titreşecek ve böylece elektronları daha düşük yoğunluklu ve daha düşük ısılı alanlara hareket ettirecektir. Sıvılar ve gazlar, daha az yoğun olmaları nedeniyle katılardan (metaller en iyi iletkenlerdir) daha az iletkendir, yani atomlar arasında daha büyük bir mesafe vardır.
Konveksiyonlu Isı Transferi
Konveksiyon, bir yüzey ile hareket halindeki bir sıvı veya gaz arasındaki ısı transferini tanımlar. Akışkan veya gaz daha hızlı hareket ettikçe konvektif ısı transferi artar. İki tür konveksiyon, doğal konveksiyon ve zorlanmış konveksiyondur. Doğal konveksiyonda, sıvı hareketi, sıcak atomların havadaki daha soğuk atomlara doğru yukarı doğru hareket ettiği sıvıdaki sıcak atomlardan kaynaklanır - sıvı yerçekiminin etkisi altında hareket eder. Bunun örnekleri arasında yükselen sigara dumanı bulutları veya yukarı doğru yükselen bir arabanın kaputundan gelen ısı sayılabilir. Zorlanmış konveksiyonda, akışkan bir fan veya pompa veya başka bir harici kaynak tarafından yüzey üzerinde hareket etmeye zorlanır.
Isı Transferi ve Radyasyon
Radyasyon (termal radyasyon ile karıştırılmamalıdır), ısının boş alandan transferini ifade eder. Bu ısı transferi şekli, araya giren bir ortam olmadan gerçekleşir; Radyasyon mükemmel bir vakum içinde ve içinden bile çalışır. Örneğin, güneşten gelen enerji, ısı transferi Dünya'yı ısıtmadan önce uzay boşluğundan geçer.
Isı transferi, kimya veya makine mühendisliği müfredatı gibi ilgili konularda eğitimin ayrılmaz bir parçasını oluşturur. İmalat ve HVAC (ısıtma, havalandırma ve hava soğutma), büyük ölçüde termodinamiğe ve ısı transferi ilkelerine dayanan endüstrilere örnektir. Termal bilim ve termal fizik, ısı transferi ile ilgilenen daha yüksek eğitim alanlarıdır.