熱流とは

暑いエリアから寒いエリアへの熱エネルギーの移動は、 熱流として知られています。 これは、特定のオブジェクトまたは材料が周囲のオブジェクトと異なる温度にあるときに発生します。 このプロセスの背後にある原理には、熱平衡の第2法則としても知られている物体間で熱平衡が発生する必要があるという事実が含まれます。 本質的に、材料間に温度差が存在する場合、熱の流れを遅くすることはできますが、停止することはできません。

熱流は伝導の概念に大きく依存しています。 基本的に、熱エネルギーの伝達は自由電子拡散に依存しています。 熱が1つのオブジェクトまたは材料から別のオブジェクトまたは材料に移動するために、隣接する原子が互いに振動します。 これは、ある原子から別の原子に移動する電子によって引き起こされます。 液体に関しては、分子はさらに離れているため、この状態の物質が存在する場合、熱エネルギーはより遅い速度で伝達されます。

対流も熱流にとって重要です。 これは、固体の物体または表面が気体または液体の近くにあるときに発生します。 動きが速くなると、熱伝導率が増加します。 熱力学の法則には、自然対流と強制対流の2種類があります。 気体または液体の密度の変動による浮力は自然に発生しますが、強制対流はポンプやファンなどの人工的な方法に対応しています。

材料から空の空間を介して熱が伝達されるとき、その概念は放射として知られています。 これは、完全な真空内にあるものであっても、絶対ゼロを超えるすべてのオブジェクトに対して発生します。 たとえば、太陽からの放射は、地球や他の惑星に衝突する前に、宇宙の真空を通過します。

熱力学と熱流の一般原則は、アイザックニュートンtonによって確立されました。 冷却の法則は、「身体の熱損失率は、身体とその周囲、または環境との間の温度差に比例する」と述べています。 これは、食物を分析することで観察できます。 たとえば、パイをオーブンから取り出して冷たい窓に入れると、熱損失の割合は空気の温度によって決まります。

蒸気が液相に変化すると、熱流の興味深い副作用の1つが発生します。 凝縮として知られているこのプロセスは、液体の気体形態の変化に依存しています。 これは、霧の形で、または暑い日に冷たいガラスで自然に見られます。