Как материя переносит тепловую энергию?

Материя передаст тепловую энергию одним из трех способов: через проводимость, конвекцию и излучение. Когда два объекта с разными температурами соединены вместе, они будут стремиться достичь теплового равновесия. То есть тепло будет передаваться из более высокой концентрации в более низкую концентрацию - из горячей в холодную. Другими словами, более горячий объект будет передавать тепло более холодному объекту, пока оба объекта не будут иметь одинаковую температуру. Как только объекты достигнут равновесия, они будут стремиться оставаться там, если не произойдет каких-либо внешних изменений.

Молекулы в объекте с более высокой тепловой энергией вибрируют быстрее, чем объект с низкой тепловой энергией. Движущиеся молекулы могут затем столкнуться с другими молекулами, заставляя их двигаться при передаче энергии. Проводимость - это то, что происходит, когда объекты передают тепловую энергию молекулами, сталкивающимися друг с другом. Это видно, когда металлическую ложку опускают в горячий чай. Молекулы из чая вибрируют против молекул в ложке, заставляя молекулы ускоряться и, таким образом, нагревая ложку.

Еще один способ передачи тепловой энергии - конвекция. Конвекция связана с теплом, передаваемым при движении жидкостей. Существует два типа конвекции: естественная и принудительная конвекция. Принудительная конвекция использует объекты, такие как насос или вентилятор, для перемещения жидкостей и передачи тепла. Примеры принудительной конвекции включают конвекционные печи и системы радиатора с жидким теплом.

Естественная конвекция возникает, когда жидкость имеет две разные температуры, вызывающие разную плотность. Примером естественной конвекции является нагрев воды на плите. Тепло от печи нагревает дно воды, заставляя молекулы вибрировать быстрее. Когда молекулы вибрируют, они расширяются и теряют плотность, в результате чего повышается температура более теплой воды и снижается температура более холодной воды. Холодная вода будет нагреваться и подниматься наверх. Круговой ток, который производит этот процесс, называется конвекционным током и отвечает за многие аспекты погоды.

Последний метод, используемый в мире для передачи тепловой энергии, - это излучение. С помощью излучения объекты могут передавать тепловую энергию через вакуум. Это тип теплопередачи, с помощью которого солнце греет землю. В этом процессе тепловая энергия передается в виде инфракрасных лучей. Хотя тепловая энергия может передаваться посредством излучения, мы ощущаем тепло, когда инфракрасные лучи ударяются о объект, такой как воздух, и заставляют молекулы двигаться быстрее, тем самым нагреваясь.