Värmeöverföring upptar ett fält som omfattar ett brett spektrum av funktioner, från de enkla processerna av objekt värme och kyla till avancerade termodynamiska begrepp inom termisk fysik. För att förstå hur en dryck svalnar på sommaren eller hur värmen reser från solen till jorden, måste du förstå dessa grundläggande principer för värmeöverföring på en grundläggande nivå.

Andra lagen om termodynamik

Termodynamikens andra lag säger att värmeöverföringar från ett objekt med en högre temperatur till en lägre temperatur. De högre energiatomerna (och därmed högre temperaturen) rör sig mot de lägre energitomerna (lägre temperatur) för att upprätthålla jämvikt (känd som termisk jämvikt). Värmeöverföring sker för att behålla denna princip när ett föremål har en annan temperatur än ett annat objekt eller dess omgivning.

Värmeöverföring genom ledning

När partiklar av materia är i direkt kontakt, värme överföringar med ledning. De intilliggande atomer av högre energi vibrerar mot varandra, som överför högre energi till lägre energi eller högre temperatur till lägre temperatur. Det vill säga atomer med högre intensitet och högre värme vibrerar, så att elektronerna flyttas till områden med lägre intensitet och lägre värme. Vätskor och gaser är mindre ledande än fasta ämnen (metaller är de bästa ledarna) på grund av att de är mindre täta, vilket betyder att det finns ett större avstånd mellan atomer.

Konvektionsvärmeöverföring

Konvektion beskriver värmeöverföring mellan en yta och en vätska eller gas i rörelse. När vätskan eller gasen går fortare ökar konvektiv värmeöverföring. Två typer av konvektion är naturlig konvektion och tvungen konvektion. Vid naturlig konvektion uppstår vätskebevakning från heta atomer i vätskan, där heta atomer rör sig uppåt mot de kallare atomer i luften - vätskan rör sig under inverkan av tyngdkraften. Exempel på detta är de stigande molnen av cigarettrök eller värme från huven på en bil som stiger uppåt. Vid tvungen konvektion tvingas vätskan att resa över ytan av en fläkt eller pump eller annan extern källa.

Värmeöverföring och strålning

Strålning (inte förväxlas med termisk strålning) avser överföring av värme genom tomt utrymme. Denna form av värmeöverföring sker utan ett mellanliggande medium; strålning fungerar även i och genom ett perfekt vakuum. Exempelvis strömmar solenergi genom vakuumutrymmet innan värmeöverföringen värmer jorden.

Värmeöverföring utgör en integrerad del av utbildningen i relevanta ämnen, t.ex. i läroplanen för kemisk eller maskinteknik . Tillverkning och VVS (värme, ventilation och luftkylning) är exempel på industrier som är starka beroende av termodynamik och principer för värmeöverföring. Termisk vetenskap och termisk fysik är högre utbildningsområden som hanterar värmeöverföring.