Was ist der Zusammenhang zwischen Strahlung, Konvektion und Leitung?
Strahlung, Konvektion und Leitung sind drei verschiedene Arten, wie Wärme übertragen werden kann. Konvektion und Leitung erfordern die Übertragung von Wärme. Strahlung überträgt die Wärme durch den Raum in Form von Energie als Wellen. Obwohl diese drei Methoden der Wärmeübertragung unterschiedliche Prinzipien beinhalten, können sie alle auf der Grundlage der Physik der Wärme oder der Wärmeenergie verstanden werden. Wenn ein Material mit einer höheren Temperatur mit einem Material mit niedrigerer Temperatur in Kontakt kommt, fließt die Wärme von heißer zum kälteren Material. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die beiden Materialien die gleiche Temperatur haben und einen thermischen Gleichgewichtszustand erreicht haben. In der Leitung kommt ein heißeres Stück Materie mit einem kälteren Stück Materie in Kontakt und Wärme fließt von heißer in den kälteren Bereich. Die Wärme wird durchgeführty zu den kälteren, langsamer bewegenden Molekülen der kälteren Materie. Die Fähigkeit eines Materials, Wärme durchzuführen, hängt von seiner molekularen Struktur und Konsistenz ab. Zum Beispiel sind Metalle bessere Wärmeleiter als Holz, und Feststoffe sind bessere Leiter der Wärme als Flüssigkeiten.
Konvektion überträgt Wärme basierend auf einem anderen Prinzip der Partikelbewegung. Wenn Partikel eine große Menge an thermischer Energie besitzen, bewegt sich diese Energie schneller und verteilt sich, was das Material weniger dicht macht. Partikel in einem kälteren Bereich haben weniger Energie und bewegen sich langsam, was zu einer größeren Dichte führt. In Flüssigkeiten und Gasen führt dieses Prinzip zu kälteren Regionen des Materials, das nach unten sinkt, während heißere Regionen nach oben steigen.
Ein Strom wird durch die Zirkulation von Flüssigkeit oder Gas in diesem Muster gebildet. Dies wird als Konvektionsstrom bezeichnet. In der Atmosphäre zum Beispiel kalte Luft sinkt während WARM Air steigt und erzeugt den Kreislauf.
Die dritte Methode zur Wärmeübertragung, Strahlung, erfordert egal und hängt nicht von der Wechselwirkung von Partikeln ab. Ein Beispiel ist Sonnenstrahlung. Die Hitze der Sonne erreicht die Erde, obwohl sie durch das Vakuum des Raums gelangt. Bei Strahlung existiert thermische Energie in Form von Wellen. Es ist eine Art elektromagnetische Strahlung, wie sichtbares Licht.
Atome absorbieren die Strahlungsenergie durch ihre Elektronen, die die Energie nutzen, um sich auf ein höheres Niveau innerhalb des Atoms zu bewegen. Diese Energie kann wieder emittiert werden, wenn das Elektron auf seinen ursprünglichen Niveau fällt. Die Temperatur eines Objekts in Gegenwart von Strahlung hängt davon ab, wie viel Energie es absorbiert, und wie viel es emittiert. Ein Objekt, das mehr Energie absorbiert als es emittiert, steigt die Temperatur.