Jaké je spojení mezi zářením, konvekcí a vedením?

Záření, konvekce a vedení jsou tři různé způsoby přenosu tepla. Konvekce a vedení vyžadují materiál pro přenos tepla. Záření přenáší teplo vesmírem ve formě energie, jako vlny. Ačkoli tyto tři metody přenosu tepla zahrnují různé principy, lze je všechny pochopit na základě fyziky tepla nebo tepelné energie.

Hmota je tvořena částicemi, které spolu vzájemně reagují a přenášejí tepelnou energii. Když materiál s vyšší teplotou přijde do kontaktu s materiálem s nižší teplotou, proudí teplo z ohřívače do chladnějšího materiálu. Tento proces bude pokračovat, dokud nebudou oba materiály na stejné teplotě a dokud nedosáhnou stavu tepelné rovnováhy.

V důsledku toho přichází horký kus hmoty do kontaktu s chladnějším kusem hmoty a teplo proudí z ohřívače do chladnější oblasti. Teplo je vedeno, protože rychle se pohybující částice horké hmoty přenášejí energii do chladnějších, pomaleji se pohybujících molekul chladnější hmoty. Schopnost materiálu vést teplo závisí na jeho molekulární struktuře a konzistenci. Například kovy jsou lepší vodiče tepla než dřevo a pevné látky jsou lepší vodiče tepla než kapaliny.

Konvekce přenáší teplo na základě jiného principu pohybu částic. Když částice mají velké množství tepelné energie, tato energie způsobí, že se pohybují rychleji a šíří se, což činí materiál méně hustým. Částice v chladnější oblasti mají méně energie a pohybují se pomalu, což vede k větší hustotě. U tekutin a plynů má tento princip za následek, že chladnější oblasti materiálu klesají ke dnu, zatímco horkější oblasti stoupají nahoru.

Proud je vytvářen cirkulací tekutiny nebo plynu v tomto vzoru. Tomu se říká konvekční proud. Například v atmosféře klesá studený vzduch, zatímco teplý vzduch stoupá a způsobuje cirkulaci.

Třetí způsob přenosu tepla, záření, nevyžaduje žádnou záležitost a nezávisí na interakci částic. Příkladem je sluneční záření. Teplo ze slunce dopadá na Zemi navzdory cestování vesmírným vakuem. V případě záření existuje tepelná energie ve formě vln. Je to druh elektromagnetického záření, jako je viditelné světlo.

Atomy absorbují energii záření prostřednictvím svých elektronů, které využívají energii k přesunu na vyšší úroveň v atomu. Tuto energii lze znovu emitovat, když elektron klesne na původní úroveň. Teplota objektu v přítomnosti záření závisí na tom, kolik energie absorbuje versus kolik emituje, takže se objekt, který absorbuje více energie než emituje, zvýší.