Jaki jest związek między promieniowaniem, konwekcją i przewodnictwem?
Promieniowanie, konwekcja i przewodzenie to trzy różne sposoby przeniesienia ciepła. Konwekcja i przewodnictwo wymagają materii do przeniesienia ciepła. Promieniowanie przenosi ciepło w przestrzeni w postaci energii, jak fale. Chociaż te trzy metody przenoszenia ciepła obejmują różne zasady, wszystkie można je zrozumieć na podstawie fizyki ciepła lub energii cieplnej.
Materia składa się z cząstek, które oddziałują ze sobą w celu przenoszenia energii cieplnej. Gdy materiał o wyższej temperaturze kontaktuje się z materiałem o niższej temperaturze, ciepło przepływa z cieplejszego do chłodniejszego materiału. Proces ten będzie kontynuowany, aż dwa materiały znajdą się w tej samej temperaturze i osiągną stan równowagi termicznej.
W przewodnictwie, gorętszy kawałek materii wchodzi w kontakt z zimniejszym kawałkiem materii, a ciepło płynie od gorętszego do chłodniejszego regionu. Ciepło jest przeprowadzane, ponieważ szybko poruszające się cząstki ciepłej materii przenoszą EnergY dla chłodniejszych, wolniej zmieniających cząsteczki chłodniejszej materii. Zdolność materiału do prowadzenia ciepła zależy od jego struktury molekularnej i konsystencji. Na przykład metale są lepszymi przewodami ciepła niż drewno, a ciałami stałymi są lepszymi przewodami ciepła niż ciecze.
Konwekcja przenosi ciepło w oparciu o inną zasadę ruchu cząstek. Kiedy cząstki mają dużą ilość energii cieplnej, energia ta powoduje, że poruszają się szybciej i rozkładają się, czyniąc materiał mniej gęsty. Cząstki w zimniejszym obszarze mają mniej energii i poruszają się powoli, co prowadzi do większej gęstości. W płynach i gazach zasada ta skutkuje zimniejszymi obszarami materiału tonie na dno, podczas gdy cieplejsze regiony wznoszą się na górę.
W tym wzorze powstaje prąd w wyniku krążenia płynu lub gazu. Nazywa się to prądem konwekcyjnym. Na przykład w atmosferze zimne powietrze tonie, podczas gdy WARM Air unosi się, wytwarzając krążenie.
Trzecia metoda przenoszenia ciepła, promieniowania, wymaga bez względu na i nie zależy od interakcji cząstek. Przykładem jest promieniowanie słoneczne. Ciepło z słońca dociera do ziemi, pomimo przejechania przez próżnię przestrzeni. W przypadku promieniowania energia cieplna istnieje w postaci fal. Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak światło widzialne.
Atomy pochłaniają energię promieniowania przez ich elektrony, które wykorzystują energię do przejścia na wyższy poziom w atomie. Energię tę można ponownie emitować, gdy elektron spadnie na swój pierwotny poziom. Temperatura obiektu w obecności promieniowania zależy od tego, ile energii pochłania w porównaniu z tym, ile emituje, więc obiekt, który pochłania więcej energii niż emituje, wzrośnie temperatura.