Jak materia przenosi energię cieplną?

Materia przenosi energię cieplną na jeden z trzech sposobów: poprzez przewodnictwo, konwekcję i promieniowanie.Gdy dwa obiekty o różnych temperaturach zostaną zebrane, obiekty będą starać się osiągnąć równowagę termiczną.Oznacza to, że ciepło zostanie przeniesione z wyższego stężenia do niższego stężenia - od gorącego do zimna.Innymi słowy, cieplejszy obiekt przenosi ciepło do obiektu chłodniejszego, aż oba obiekty nie będą miały tej samej temperatury.Gdy obiekty osiągną równowagę, będą tam pozostać, chyba że nastąpi jakaś zmiana zewnętrzna.

Cząsteczki w obiekcie o wyższej energii cieplnej wibrują szybciej niż obiekt o niskiej energii cieplnej.Poruszające się cząsteczki mogą następnie wpaść na inne cząsteczki, powodując, że poruszają się w miarę przenoszenia energii.Przewodnictwo dzieje się, gdy obiekty przenoszą energię cieplną przez cząsteczki uderzające o siebie.Można to zobaczyć, gdy metalowa łyżka jest zanurzona w gorącej herbaty.Cząsteczki z herbaty wibrują cząsteczki w łyżce, powodując przyspieszenie cząsteczek, a tym samym powodując ogrzewanie łyżki.

Innym sposobem przenoszenia energii cieplnej jest konwekcja.Konwekcja dotyczy przenoszenia ciepła przez ruch płynów.Istnieją dwa rodzaje konwekcji: naturalna i wymuszona konwekcja.Wymuszona konwekcja używa obiektów takich jak pompa lub wentylator do przemieszczania płynów i przenoszenia ciepła.Przykłady wymuszonej konwekcji obejmują piekarniki konwekcyjne i systemy chłodnicy ciepła płynu.

Naturalna konwekcja występuje, gdy płyn ma dwie różne temperatury powodujące różne gęstości.Przykładem naturalnej konwekcji jest podgrzewanie wody na kuchence.Ciepło z pieca ogrzewa dno wody, powodując szybciej wibrujące cząsteczki.Kiedy cząsteczki wibrują, rozszerzają się i tracą gęstość, powodując wzrost cieplejszej wody, a chłodniejsza woda spadła.Chłodniejsza woda ogrzewa i wzrośnie na górę.Prąd okrągły, który wytwarza ten proces, jest nazywany prądem konwekcyjnym i jest odpowiedzialny za wiele aspektów pogody.

Ostatnią metodą, której świat wykorzystuje do przenoszenia energii cieplnej, jest promieniowanie.W przypadku promieniowania obiekty mogą przenosić energię cieplną przez próżnię.Jest to typ transferu ciepła, w którym słońce ogrzewa Ziemię.W tym procesie energia cieplna jest przenoszona w postaci promieni podczerwieni.Chociaż energia cieplna może być przenoszona przez promieniowanie, czujemy ciepło, gdy promienie podczerwieni uderzają w obiekt, taki jak powietrze, i powodują szybsze poruszanie się cząsteczki, w ten sposób.