Värmeöverföring upptar ett fält som omfattar ett brett spektrum av funktioner, från de enkla processerna för föremål som värmer och kyler till avancerade termodynamiska begrepp inom termisk fysik. För att förstå hur en drink avkyls på sommaren eller hur värme rör sig från solen till jorden måste du förstå dessa grundläggande principer för värmeöverföring på en grundläggande nivå.
Second Law of Thermodynamics -
The Andra lagen för termodynamik säger att värme överförs från ett objekt med en högre temperatur till det med en lägre temperatur. Atomerna med högre energi (och därmed högre temperatur) rör sig mot de lägre energiatomerna (lägre temperatur) för att upprätthålla jämvikt (känd som termisk jämvikt). Värmeöverföring sker för att upprätthålla denna princip när ett föremål har en annan temperatur än ett annat objekt eller dess omgivningar.
Värmeöverföring genom ledning
När partiklar av materia är i direkt kontakt, värmeöverföring med hjälp av av ledning. De närliggande atomerna med högre energi vibrerar mot varandra, vilket överför den högre energin till den lägre energin, eller högre temperaturen till lägre temperatur. Det vill säga atomer med högre intensitet och högre värme kommer att vibrera och därigenom flytta elektronerna 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.
Konvektion Värmeöverföring |
Konvektion beskriver värme överföring mellan en yta och en vätska eller gas i rörelse. När vätskan eller gasen rör sig snabbare ökar den konvektiva värmeöverföringen. Två typer av konvektion är naturlig konvektion och tvingad konvektion. I naturlig konvektion resulterar fluidrörelse från de heta atomerna i vätskan, där de heta atomerna rör sig uppåt mot de kallare atomerna i luften - vätskan rör sig under påverkan av tyngdkraften. Exempel på detta inkluderar stigande moln av cigarettrök eller värme från huven på en bil som stiger uppåt. Vid tvingad konvektion tvingas vätskan att resa över ytan av en fläkt eller pump eller någon annan extern källa.
Värmeöverföring och strålning |
Strålning (inte att förväxla med termisk strålning) hänvisar till överföring av värme genom tomt utrymme. Denna form av värmeöverföring sker utan mellanliggande medium; strålning fungerar även i och genom ett perfekt vakuum. Till exempel reser energi från solen genom vakuumet i rymden innan värmeöverföringen värmer jorden.
Värmeöverföring utgör en integrerad del av utbildningen i relevanta ämnen, till exempel i läroplanen för kemisk eller maskinteknik. . Tillverkning och VVS (uppvärmning, ventilering och luftkylning) är exempel på industrier som bygger mycket på termodynamik och principer för värmeöverföring. Termisk vetenskap och termisk fysik är högre utbildningsområden som handlar om värmeöverföring.