Obsah
Pokud jste někdy sebrali kovovou rukojeť pánve, která se ohřívala nad ohněm, bolestivě jste zažili přenos tepla. Existují čtyři způsoby, jak se teplo přenáší z jednoho objektu do druhého: vedení, záření, konvekce a advekce. Teplo téměř vždy proudí z objektu s nejvyšší teplotou do objektu s nejnižší teplotou, přičemž během procesu mění svou vnitřní energii. Hlavním rozdílem mezi konvekcí a advekcí je směr výměny.
Konvekční přenos tepla
Konvekční přenos tepla zahrnuje přenos tepla pohybem částic v médiu. Toto médium musí být plyn nebo kapalina, které umožňují pohyb. Konvekce vždy přenáší teplo ve svislé rovině a tento pohyb je vyvolán změnami hustoty média, a tedy vztlakem. Zahřáté částice expandují a snižují hustotu; tyto částice se pak stávají dynamičtějšími než okolní částice, což je vede k jejich růstu. Jak stoupají, teplo se přenáší do nejchladnějších částí, které se nacházejí nad nimi.
Příklady konvekce
Konvekční přenos tepla nastává, když se ohřívá hrnec vody. Molekuly vody v blízkosti zdroje tepla se rozpínají. Tato expanze snižuje jeho hustotu a začínají stoupat; to je to, co dělá vodu v hrnci vroucí. Atmosféra také poskytuje příklad přenosu tepla konvekcí. Když je vzduchový balíček ohříván solární energií - přenosem radiačního tepla - vzduchový balíček se rozpíná a snižuje jeho hustotu. To zvyšuje jeho vztlak a způsobuje jeho vzestup do atmosféry; to vytváří nestabilní atmosféru s vertikálním prouděním vzduchu.
Advekční přenos tepla
Přenos tepla advekcí se liší od přenosu konvekcí, protože pohyb tepla je omezen na vodorovnou rovinu. Tento typ přenosu není poháněn změnami hustoty, ale vyžaduje vnější sílu, jako je vítr nebo průvan, k přemístění částic v médiu. Jak se částice pohybují vodorovně v systémech, které jsou teplejší nebo chladnější, dochází k přenosu tepla.
Příklady rady
Hlavním příkladem přenosu tepla advekcí je pohyb meteorologických front. Tyto fronty představují masy studeného nebo horkého vzduchu, které se horizontálně pohybují větry po povrchu; když tyto vzduchové hmoty narazí na nejteplejší nebo nejchladnější vzduch, dochází k výměně tepla mezi systémy. Oceánské proudy jsou dalším příkladem advekčního přenosu tepla. Namísto svisle proudy pohybují horkou nebo studenou vodou ve vodorovných směrech; jak tyto vody interagují s teplejšími nebo chladnějšími oblastmi vody, dochází k výměně tepla mezi nimi.
Jiné druhy přestupu tepla
Zbývající typy přenosu tepla jsou: vedení a záření. Přenosy vedením tepla z jednoho objektu do druhého se provádějí bez pohybu; teplo se přenáší z jedné molekuly na druhou. Tento typ přenosu tepla probíhá pouze v pevných látkách; příkladem je rukojeť horké pánve. Přenos tepla sáláním zahrnuje přenos tepla elektromagnetickými vlnami energie. Příkladem záření je sluneční světlo; když vlny narazí na jiné částice, začnou vibrovat nebo se zahřívat.