Tartalom
Ha valaha is felvette a tűz fölött fűtött serpenyő fém fogantyúját, fájdalmasan tapasztalta a hőátadást. Négyféle módon lehet a hőt egyik tárgyról a másikra átvinni: vezetés, sugárzás, konvekció és advekció. A hő szinte mindig a legmagasabb hőmérsékletű tárgyról a legalacsonyabb hőmérsékletűre áramlik, megváltoztatva belső energiájukat a folyamat során. A konvekció és az advekció közötti fő különbség a csere iránya.
Konvekciós hőátadás
A konvekciós hőátadás magában foglalja a hőátadást a részecskék mozgása révén a közegben. Ennek a közegnek olyan gáznak vagy folyadéknak kell lennie, amely lehetővé teszi a mozgást. A konvekció mindig átadja a hőt a függőleges síkban, és ezt a mozgást a közeg sűrűségének változása és ezért a felhajtóerő váltja ki. A felhevített részecskék tágulnak, csökkentve a sűrűséget; ezek a részecskék ezután dinamikusabbá válnak, mint a környező részecskék, ami felemelkedik. Amint felemelkednek, a hő átkerül a leghidegebb részekre, amelyek felettük találhatók.
Konvekciós példák
A konvekciós hőátadás akkor következik be, amikor egy edény vizet melegítenek. A hőforrás közelében lévő vízmolekulák kitágulnak. Ez a tágulás csökkenti a sűrűségét, és emelkedni kezdenek; ez forralja fel az edényben lévő vizet. A légkör példát mutat a konvekciós hőátadásra is. Amikor a légcsomagot napenergia melegíti - sugárzás hőátadása -, a légcsomag tágul, csökkentve annak sűrűségét. Ez növeli felhajtóerejét és emeli a légkörbe; ez instabil légkört eredményez függőleges légáramlással.
Advection hőátadás
Az advekciós hőátadás eltér a konvekciótól, mivel a hőmozgás a vízszintes síkra korlátozódik. Ezt a fajta transzfert nem a sűrűségváltozások táplálják, de a közegben lévő részecskék kiszorításához külső erőre van szükség, például szélre vagy huzatra. Amint a részecskék vízszintesen mozognak melegebb vagy hűvösebb rendszerekben, a hő átadódik.
Ajánlási példák
Az advekción keresztül történő hőátadás fő példája a meteorológiai frontok mozgása. Ezek a frontok hideg vagy forró levegő tömegét képviselik, amelyet a szél a víz felett vízszintesen mozgat; amikor ezek a légtömegek a legmelegebb vagy a leghidegebb levegővel találkoznak, a rendszerek között hőcserét végeznek. Az óceáni áramlatok az advekciós hőátadás másik példája. Az áramlások vertikálisan nem vízszintesen, hanem forró vagy hideg vízzel mozognak; mivel ezek a vizek kölcsönhatásba lépnek a forróbb vagy hűvösebb vízterületekkel, hőcsere folyik közöttük.
Más típusú hőátadás
A hőátadás többi típusa: vezetés és sugárzás. Az egyik tárgyról a másikra történő hővezetés mozgás nélkül történik; a hő az egyik molekulából a másikba kerül. Ez a fajta hőátadás csak szilárd anyagokban fordul elő; a forró serpenyő fogantyúja példa erre. A sugárzás útján történő hőátadás magában foglalja az elektromágneses energiahullámok általi hőátadást. A sugárzás példája a napfény; amikor a hullámok más részecskéket ütnek meg, rezegni vagy felmelegedni kezdenek.