Asia on läsnä ympärillämme, kolmessa tilassa, kiinteässä, nesteessä ja kaasussa. Aineen muuntamista tilasta toiseen kutsutaan tilanmuutokseksi, joka tapahtuu aineen ja sen ympäristön välisen lämmönvaihdon vuoksi. Joten lämpö on energian siirtyminen yhdestä järjestelmästä toiseen johtuen lämpötilan erosta, joka tapahtuu kolmella eri tavalla, jotka ovat johtavuus, konvektio ja säteily.
Ihmiset ymmärtävät usein, nämä lämmönsiirtomuodot, mutta ne perustuvat erilaisiin fyysisiin vuorovaikutuksiin energian siirtämiseksi. Voit tutkia johtavuuden, konvektion ja säteilyn eroa tarkastelemalla alla olevaa artikkelia.
Vertailukaavio
| Vertailun perusteet | Johtuminen | konvektion | säteily |
|---|---|---|---|
| merkitys | Johto on prosessi, jossa lämmönsiirto tapahtuu objektien välityksellä suorassa kosketuksessa. | Konvektio viittaa lämmönsiirron muotoon, jossa energiasiirto tapahtuu nesteen sisällä. | Säteily viittaa mekanismiin, jossa lämpö lähetetään ilman fyysistä kosketusta objektien välillä. |
| edustaa | Miten lämpö kulkee suorassa kosketuksessa olevien kohteiden välillä. | Miten lämpö kulkee nesteiden läpi. | Miten lämpö virtaa tyhjien tilojen läpi. |
| Syy | Lämpötilaeron vuoksi. | Tiheyseron vuoksi. | Toimii kaikista kohteista, lämpötilassa, joka on suurempi kuin 0 K. |
| esiintyminen | Esiintyy kiintoaineissa molekyylien törmäysten kautta. | Esiintyy nesteissä, aineen todellisessa virtauksessa. | Toimii etäisyydellä eikä lämmitä välitöntä ainetta. |
| Lämmönsiirto | Käyttää lämmitettyä kiinteää ainetta. | Käyttää välituotetta. | Käyttää sähkömagneettisia aaltoja. |
| Nopeus | Hidas | Hidas | Nopeasti |
| Heijastuksen ja taittumisen laki | Ei seuraa | Ei seuraa | seurata |
Johdon määritelmä
Johtuminen voidaan ymmärtää prosessina, joka mahdollistaa suoran lämmönsiirron aineen läpi lämpötilan eron vuoksi kohteen vierekkäisten osien välillä. Se tapahtuu, kun aineessa olevien molekyylien lämpötila kasvaa, mikä johtaa voimakkaaseen värähtelyyn. Molekyylit törmäävät ympäröivien molekyylien kanssa, mikä tekee niistä värähtelyjä, mikä johtaa lämpöenergian kuljettamiseen kohteen viereiseen osaan.
Yksinkertaisesti sanottuna aina, kun kaksi esinettä on suorassa kosketuksessa toistensa kanssa, lämpö siirtyy kuumemmasta esineestä kylmempään, joka johtuu johtavuudesta. Lisäksi esineitä, jotka sallivat lämmön kulkea helposti niiden läpi, kutsutaan johtimiksi.
Konvektio
Tieteessä konvektio merkitsee lämmönsiirron muotoa aineen todellisella liikkeellä, joka tapahtuu vain nesteissä. Neste viittaa mihin tahansa aineeseen, jonka molekyylit liikkuvat vapaasti paikasta toiseen, kuten neste ja kaasut. Se tapahtuu luonnollisesti tai jopa voimakkaasti.
Gravityllä on suuri merkitys luonnollisessa konvektiossa siten, että kun ainetta kuumennetaan alhaalta, se johtaa kuumemman osan laajenemiseen. Kelluvuudesta johtuen kuumempi aine nousee, koska se on vähemmän tiheä ja kylmempi aine korvaa sen upottamalla alhaalla, koska se on korkea tiheys, joka kuumenee siirtyessään ylöspäin ja prosessi jatkuu. Konvektiossa aineen lämmittämiseksi molekyylit hajoavat ja liikkuvat toisistaan.
Kun konvektio suoritetaan voimakkaasti, aine pakotetaan liikkumaan ylöspäin millä tahansa fyysisellä välineellä, kuten pumpulla. Esim. Ilmalämmitysjärjestelmä.
Säteilyn määritelmä
Lämmönsiirtomekanismia, jossa ei tarvita väliainetta, kutsutaan säteilyksi. Se viittaa lämmön liikkeeseen aalloissa, koska se ei tarvitse molekyylejä kulkemaan läpi. Esineen ei tarvitse olla suorassa kosketuksessa toistensa kanssa lämmön lähettämiseksi. Aina kun tunnet lämpöä ilman, että todella kosketat esineeseen, se johtuu säteilystä. Lisäksi väri, pinnan suuntaus jne. Ovat joitakin pintaominaisuuksia, joihin säteily riippuu suuresti.
Tässä prosessissa energia lähetetään sähkömagneettisten aaltojen kautta, joita kutsutaan säteilyenergiaksi. Kuumat kohteet säteilevät yleensä lämpöenergiaa viileämpään ympäristöön. Säteilevä energia pystyy liikkumaan tyhjiössä lähteestään viileämpään ympäristöön. Paras esimerkki säteilystä on aurinkoenergia, jota saamme auringosta, vaikka se on kilometrien päässä meiltä.
Johdon, konvektion ja säteilyn keskeiset erot
Merkittäviä eroja johtavuuden, konvektion ja säteilyn välillä selitetään seuraavasti:
- Johto on prosessi, jossa lämpöä kuljetetaan jatkuvuuden osien välityksellä suoran fyysisen kosketuksen kautta. Konvektio on periaate, jossa lämpö siirtyy virtauksissa nesteen, eli nesteen tai kaasun, kautta. Säteily on lämmönsiirtomekanismi, jossa siirtyminen tapahtuu sähkömagneettisten aaltojen kautta.
- Johto osoittaa, miten lämpöä siirretään suorassa kosketuksessa olevien kohteiden välillä, mutta konvektio heijastaa, miten lämpö kulkee nesteiden ja kaasujen kautta. Sitä vastoin säteily osoittaa, miten lämpö kulkee paikoissa, joissa ei ole molekyylejä.
- Johtuminen tapahtuu lämpötilaeron vuoksi, eli lämpövirrat korkean lämpötilan alueelta alhaiselle lämpötilalle. Konvektio tapahtuu tiheyden vaihtelusta johtuen siten, että lämpö siirtyy pienitiheyksisiltä alueilta suuritiheyksisille alueille. Päinvastoin, kaikki objektin vapautumislämpötila, jonka lämpötila on yli 0 K.
- Johtuminen tapahtuu yleensä kiintoaineissa molekyyli- törmäyksen kautta. Konvektio tapahtuu nesteissä molekyylien massaliikkeellä samaan suuntaan. Sitä vastoin säteily tapahtuu tilan tyhjössä ja ei lämmitä välitöntä väliainetta.
- Lämmönsiirto tapahtuu lämmitetyn kiinteän aineen kautta johtavuudessa, kun taas konvektiossa lämpöenergia siirretään väliväliaineen avulla. Toisin kuin annos, käytetään sähkömagneettisia aaltoja lämmön siirtämiseen.
- Johdon ja konvektion nopeus on hitaampi kuin säteily.
- Johdotus ja konvektio eivät noudata heijastuksen ja taittumisen lakia, kun taas säteily noudattaa samaa.
johtopäätös
Termodynamiikka on lämmönsiirron ja siihen liittyvien muutosten tutkimus. Johto ei ole muuta kuin lämmönsiirto kuumemmasta osasta kylmempään. Konvektio on lämmönsiirto nesteen ylös- ja alasliikkeellä. Säteily tapahtuu, kun lämpö kulkee tyhjän tilan läpi.
