Hoe brengt materie thermische energie over?
Materie zal thermische energie op een van de volgende drie manieren overbrengen: door geleiding, convectie en straling. Wanneer twee objecten met verschillende temperaturen worden samengevoegd, zullen de objecten proberen thermisch evenwicht te bereiken. Dat wil zeggen, warmte wordt overgedragen van de hogere concentratie naar de lagere concentratie - van warm naar koud. Met andere woorden, het warmere object zal warmte overdragen aan het koelere object totdat beide objecten dezelfde temperatuur hebben. Als de objecten eenmaal in evenwicht zijn, zullen ze de neiging hebben daar te blijven tenzij er een soort externe verandering is.
De moleculen in een object met hogere thermische energie trillen sneller dan een object met lage thermische energie. De bewegende moleculen kunnen dan tegen andere moleculen botsen, waardoor ze bewegen als energie wordt overgedragen. Geleiding is wat er gebeurt als objecten thermische energie overdragen door moleculen die tegen elkaar botsen. Dit is te zien wanneer een metalen lepel in hete thee wordt ondergedompeld. De moleculen uit de thee trillen tegen de moleculen in de lepel, waardoor de moleculen versnellen en waardoor de lepel opwarmt.
Een andere manier om thermische energie over te dragen is convectie. Convectie heeft te maken met de overdracht van warmte door de beweging van vloeistoffen. Er zijn twee soorten convectie: natuurlijke en geforceerde convectie. Geforceerde convectie gebruikt objecten zoals een pomp of een ventilator om vloeistoffen te verplaatsen en warmte over te dragen. Voorbeelden van geforceerde convectie omvatten convectieovens en radiatorsystemen met vloeibare warmte.
Natuurlijke convectie treedt op wanneer een vloeistof twee verschillende temperaturen heeft die verschillende dichtheden veroorzaken. Een voorbeeld van natuurlijke convectie is water dat op een fornuis wordt verwarmd. De warmte van de kachel warmt de bodem van het water op, waardoor de moleculen sneller trillen. Wanneer moleculen trillen, zetten ze uit en verliezen ze hun dichtheid, waardoor het warmere water stijgt en het koelere water zinkt. Het koelere water zal dan opwarmen en naar de top stijgen. De circulaire stroom die dit proces produceert, wordt een convectiestroom genoemd en is verantwoordelijk voor vele aspecten van het weer.
De laatste methode die de wereld gebruikt om thermische energie over te dragen, is straling. Met straling kunnen objecten thermische energie door een vacuüm overbrengen. Dit is het type warmteoverdracht waarmee de zon de aarde verwarmt. In dit proces wordt thermische energie overgedragen in de vorm van infraroodstralen. Hoewel thermische energie door straling kan worden overgedragen, voelen we de warmte wanneer de infraroodstralen een object raken, zoals lucht, en ervoor zorgen dat de moleculen sneller bewegen en dus opwarmen.