Что такое тепловой поток?

Передача тепловой энергии из горячей области в холодную область называется тепловым потоком . Это происходит, когда температура определенного объекта или материала отличается от температуры окружающих предметов. Принцип, лежащий в основе этого процесса, заключается в том, что между объектами должно происходить тепловое равновесие, также известное как второй закон термодинамики. По сути, когда существует разность температур между материалами, тепловой поток может только замедляться, а не останавливаться.

Тепловой поток сильно зависит от концепции проводимости. В основном передача тепловой энергии зависит от диффузии свободных электронов. Чтобы тепло могло переходить от одного объекта или материала к другому, соседние атомы вибрируют друг против друга. Это вызвано движением электронов от одного атома к другому. Что касается жидкостей, молекулы находятся дальше друг от друга, что является причиной того, что тепловая энергия передается с меньшей скоростью, когда присутствует это состояние вещества.

Конвекция также важна для теплового потока. Это происходит, когда твердый объект или поверхность находится рядом с газом или жидкостью. Скорость теплового переноса увеличивается при движении быстрее. В законах термодинамики существуют два различных типа конвекции: естественная и вынужденная. Плавучие силы, возникающие из-за колебаний плотности газа или жидкости, возникают естественным образом, в то время как принудительная конвекция является реакцией на искусственный метод, такой как насос или вентилятор.

Когда тепло передается от материалов через пустое пространство, концепция называется излучением . Это происходит для всех объектов выше абсолютного нуля, даже если они находятся в идеальном вакууме. Например, излучение Солнца проходит через космический вакуум, прежде чем воздействовать на Землю и другие планеты.

Общий принцип термодинамики и теплового потока был установлен сэром Исааком Ньютоном. Закон охлаждения гласит, что «скорость потери тепла телом пропорциональна разнице температур между телом и его окружением или окружающей средой». Это можно наблюдать, анализируя еду. Например, когда пирог извлекается из духовки и помещается в холодное окно, скорость потери тепла определяется температурой воздуха.

Один интересный побочный эффект теплового потока может возникнуть, когда пар переходит в жидкую фазу. Этот процесс, известный как конденсация, основан на изменении газообразной формы жидкости. Это видно на природе в виде тумана или на прохладном стакане в жаркий день.