Värmeöverföring sker genom tre huvudmekanismer: ledning, där strängt vibrerande molekyler överför sin energi till andra molekyler med lägre energi. konvektion, i vilken bulkrörelsen av en vätska orsakar strömningar och skarvar som främjar blandning och fördelning av termisk energi; och strålning, där en het kropp utstrålar energi som kan verka på ett annat system via elektromagnetiska vågor. Konvektion och ledning är de två mest framträdande metoderna för värmeöverföring i vätskor och gaser.
Generell ledning
Ledning uppträder vanligtvis i fasta ämnen. Elektriska kakelplattor använder ledande värmeöverföring för att få en kruk vatten till koka: värmeenergi överförs från den heta brännaren till den svalka krukan, vilket gör att vattnets temperatur ökar. Ledning händer på grund av molekylernas vibrationer. I en fast substans har atomer, som är ordnade mycket tätt i gitterliknande strukturer, mycket liten frihet att röra sig i rymden. När brännaren värms upp börjar atomerna i metallen vibrera snabbare och snabbare när deras energi ökar. När du placerar den svala kruken med vatten på brännaren skapar du en temperaturgradient - en plats för att värmen ska strömma till. Eftersom energi strömmar från heta saker till svalare saker, överför brännarens vibrerande atomer en del av deras värme till de atomer som utgör metall i din vattenkanna. Detta leder till att pottens atomer vibrerar och överför sin energi till vattnet.
Ledning i gaser och vätskor
Ledning är vanligare för fasta ämnen, men i princip kan det - och gör - händer i vätskor och gaser, bara inte så bra. Eftersom molekylerna av vätskor har större rörelsefrihet än i fasta ämnen, är det mindre chans att vibrerande molekyler kommer att kollidera med en annan och överföra energi genom vätskan. Faktum är att luft är en sådan dålig ledare att den används för att hjälpa till att isolera hem. Vissa energieffektiva fönster har "luftutrymmen" mellan dem som skapar en ficka av luft mellan hemmet och den kalla utomhusluften. Eftersom luften inte leder värme väldigt mycket, blir mer värme inne i hemmet eftersom luften gör det svårt för den här värmeenergin att göra sig utanför.
Konvektion
Konvektion är överlägset mest Effektivt och vanligt sätt för värme att överföras genom vätskor och gaser. Det uppstår när vissa områden i en vätska blir hetare än andra, vilket medför strömningar i vätskan som rör sig runt för att fördela värmen jämnare. Tänk på ett hus på vintern. Du kanske har märkt att vinden är alltid mycket varm medan källaren är vanligtvis cool. Detta händer för att när luften värms upp blir det lätt, vilket gör att det rör sig upp mot taket. Kall luft är mycket tyngre och faller till golvet. När den heta luften flyter till taket och den kalla luften faller, kolliderar och blandar dessa två typer av luft, vilket gör att värmen från den varma armen överförs till den kallare luften och därigenom fördelar värmen i hela rummet.
Strålning uppstår när en kropp blir tillräckligt varm för att avge elektromagnetisk energi. Solen är ett klassiskt exempel på radiativ värmeöverföring: det är väldigt långt i rymden, men det är varmt nog för att du ska känna sin värme. Du känner denna värme på grund av strålning, och även på en cool dag känns solen varm. Elektromagnetisk energi kan röra sig genom tomt utrymme och kan få ett målobjekt att värmas upp långt ifrån. Radiativ värmeöverföring förekommer inte vanligtvis i vätskor och gaser.
