Pri prenose tepla sa tepelná energia prenáša z jedného miesta na druhé. Všetka hmota prenáša teplo, pretože atómy a molekuly majú od prírody dynamickú a tepelnú energiu. Prenos tepla je tok tepla v dôsledku teplotného rozdielu medzi systémom a jeho okolím. Teplota a pohyb tepla sú základnými princípmi prenosu tepla. Existujú tri rôzne druhy prenosu tepla v závislosti od typu média použitého na prenos tepla: vedenie, prúdenie a žiarenie. Vedenie je priamy prenos tepelnej energie a konvekcia je pohyb tepla spôsobený skutočným pohybom hmoty, zatiaľ čo žiarenie je prenos energie pomocou elektromagnetických vĺn.
Čo je to vedenie?
V pevných predmetoch existuje forma prenosu tepla nazývaná vedenie. Dá sa vysvetliť ako proces, pri ktorom sa teplo prenáša priamo z jednej molekuly na druhú; molekuly sa vo svojej podstate nepohybujú, iba vibrujú viac alebo menej rýchlo jedna proti druhej. Vedenie je dlhší proces ako prúdenie alebo žiarenie, pretože potrebuje molekuly, aby sa dostali do vzájomného kontaktu. Energeticky husté atómy a molekuly sa častejšie zrážajú s inými časticami a majú dynamickejšiu energiu. Sú horúce. Pri zrážke horúcich a studených látok sa prenáša malé množstvo energie a potom je vypudená vodivosť.
Príklady
- Ohrievanie panvice na horáku.
- Keď žehlíte oblečenie, vlákno prijíma teplo zo žehličky.
- Voda sa ohrieva vložením horúcim pohonom železa.
- Dostať sa do kontaktu so šálkou naparujúcej sa kávy.
- Vašu dlaň ochladzuje ľad.
Čo je konvekcia?
Konvekcia je prenos tepla z jedného miesta na druhé umožnený prúdením tekutín alebo kvapalín a deje sa tak v kvapalinách, ako aj v plynoch. Kvapalina sa pri zahrievaní rozširuje a stráca hustotu. Keď sa pohybuje nahor, zohriata tekutina tlačí nadol smerom k zdroju tepla, čím oddeľuje studenú tekutinu, ktorá bola nad ňou. Tekutina sa bude neustále pohybovať z oblasti s vysokou teplotou do oblasti s nízkou teplotou, keď sa studená tekutina ohrieva a stúpa nahor.
Príklady
- Použitie horáka na ohrev vody.
- Pozemný a morský vánok
- Na rozdiel od rúry, ktorá používa iba vykurovacie komponenty alebo plynový plameň, konvekčná rúra cirkuluje ohriaty vzduch pri varení rovnomernejšie.
- Teplý vzduch stúpa, ochladzuje a klesá.
- Topenie ľadu.
Čo je to žiarenie?
Konvekcia aj vedenie si vyžadujú dopravný prostriedok na prenos tepla. Na porovnanie, žiarenie je forma prenosu tepla, pri ktorej nedochádza k fyzickému kontaktu medzi týmito dvoma vecami. Žiarenie je názov pre proces prenosu tepla, pri ktorom nie je potrebné médium na transport. Pretože teplo neprechádza molekulami, poukazuje to na pohyb tepla vo vlnách. Teplo sa môže prenášať medzi predmetmi bez toho, aby sa dotýkali. Tento spôsob prenosu tepla zahŕňa elektromagnetické žiarenie.
Príklady
- Teplo je vyžarované do priestoru krbmi.
- Vaša pokožka sa zahrieva slnečným žiarením.
- pohodlie, ktoré zažijete v blízkosti ohňa alebo kachlí.
- Svetlo, ktoré produkuje žiarovka.
- Tepelnú energiu v potravinách zvyšuje mikrovlnné žiarenie, ktoré produkuje mikrovlnný varič.
Rozdiel medzi vedením, prúdením a žiarením
Základ porovnávania | Vedenie | Konvekcia | Žiarenie |
|---|---|---|---|
| Definícia | Vedenie je postup, pri ktorom dochádza k prenosu tepla medzi predmetmi prostredníctvom fyzického kontaktu. | Konvekcia je typ prenosu tepla, pri ktorom dochádza k transformácii energie v tekutine. | Žiarenie označuje proces, pri ktorom sa teplo prenáša medzi vecami bez priameho fyzického dotyku. |
| Prenos tepla | Telo alebo predmet s vysokou teplotou prenesie teplo na telo alebo predmet s nízkou teplotou. | Oblasť s nízkou hustotou prenáša teplo do miesta s vysokou hustotou. | Atómy a zlúčeniny prenášajú energiu prostredníctvom svojich rotujúcich a vibračných pohybov. |
| Rýchlosť prenosu tepla | Pomalé v porovnaní s konvekciou a žiarením. | Rýchlejšie ako vedenie, ale pomalšie ako žiarenie. | Najrýchlejšie v porovnaní s vedením a prúdením. |
| Vplyv teploty | Pokračuje, kým teploty oboch položiek nebudú rovnaké. | Tento prenos tepla pokračuje, pokiaľ existuje teplotný rozdiel. | Kým je energia na vyžarovanie, prenos pokračuje. |
| Vyskytuje sa cez | Zahrejte pevné látky. | Kvapaliny alebo kvapaliny alebo plyny. | Elektromagnetická vlna |
| Príčina | V dôsledku zmeny teploty. | Kvôli rozdielom v hustote. | Všetky veci spôsobujú tento jav, keď teplota prekročí 0 K. |
| Zákon odrazu a lomu. | nenasleduje. | nenasleduje. | Nasleduje to. |
| Faktory ovplyvňujúce | Teplota a kinetická energia. | Hustota tekutín. | Teplota. |
| Príklad | Ohrievanie panvice na horáku. | Topenie ľadu. | Svetlo, ktoré produkuje žiarovka. |