Energia cieplna przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego podczas przenoszenia ciepła. Cała materia przenosi ciepło, ponieważ atomy i cząsteczki mają z natury energię dynamiczną i termiczną. Wymiana ciepła to przepływ ciepła w wyniku różnicy temperatur pomiędzy systemem a jego otoczeniem. Temperatura i ruch ciepła to podstawowe zasady wymiany ciepła. Istnieją trzy różne rodzaje wymiany ciepła w zależności od rodzaju medium używanego do przenoszenia ciepła, czyli: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Przewodnictwo to bezpośrednie przekazywanie energii cieplnej, konwekcja to ruch ciepła wywołany rzeczywistym ruchem materii, natomiast promieniowanie to przenoszenie energii za pomocą fal elektromagnetycznych.

Co to jest przewodzenie?

W ciałach stałych istnieje forma przekazywania ciepła zwana przewodzeniem. Można to wyjaśnić jako proces, w którym ciepło jest przekazywane bezpośrednio z jednej cząsteczki do drugiej; cząsteczki nie poruszają się z natury, po prostu wibrują względem siebie mniej lub bardziej szybko. Przewodnictwo jest procesem dłuższym niż konwekcja czy promieniowanie, ponieważ wymaga wzajemnego kontaktu cząsteczek. Atomy i cząsteczki o większej gęstości energii zderzają się z innymi cząsteczkami częściej i mają większą energię dynamiczną. Są gorące. Podczas zderzenia gorących i chłodnych substancji przekazywana jest niewielka ilość energii, po czym następuje wyparcie przewodzenia.

Przykłady

• Podgrzewanie patelni na palniku.
• Kiedy prasujesz ubrania, włókno odbiera ciepło z żelazka.
• Wodę podgrzewa się poprzez włożenie gorącego napędu żelaznego.
• Kontakt z parującą filiżanką kawy.
• Twoja dłoń jest chłodzona lodem.

Co to jest konwekcja?

Konwekcja to przenoszenie ciepła z jednego miejsca do drugiego, możliwe dzięki przepływowi płynów lub cieczy, i zachodzi zarówno w cieczach, jak i gazach. Płyn rozszerza się i traci gęstość po podgrzaniu. Gdy porusza się w górę, podgrzany płyn wypycha się w dół w kierunku źródła ciepła, oddzielając zimny płyn znajdujący się nad nim. Płyn będzie stale przemieszczał się z obszaru o wysokiej temperaturze do strefy o niskiej temperaturze, gdy zimny płyn nagrzeje się i uniesie do góry.

Przykłady

• Używanie palnika do podgrzewania wody.
• Bryza lądowa i morska
• W przeciwieństwie do piekarnika, który wykorzystuje wyłącznie elementy grzejne lub płomień gazowy, piekarnik konwekcyjny zapewnia bardziej równomierną cyrkulację ogrzanego powietrza podczas gotowania.
• Ciepłe powietrze unosi się, ochładza i opada.
• Topnienie lodu.

Co to jest promieniowanie?

Zarówno konwekcja, jak i przewodzenie wymagają środków transportu do przekazywania ciepła. Dla porównania, promieniowanie jest formą wymiany ciepła, w której między dwiema rzeczami nie dochodzi do fizycznego kontaktu. Promieniowanie to nazwa nadana procesowi przenoszenia ciepła, w którym środek transportu nie jest konieczny. Ponieważ ciepło nie przechodzi przez cząsteczki, nawiązuje to do ruchu ciepła w postaci fal. Ciepło może być przekazywane pomiędzy obiektami bez ich bliskiego kontaktu. Ta metoda przenoszenia ciepła wykorzystuje promieniowanie elektromagnetyczne.

Przykłady

• Ciepło jest emitowane do obszaru przez kominki.
• Twoja skóra jest ogrzewana przez promieniowanie słoneczne.
• komfort, jakiego doświadczasz w pobliżu ogniska lub pieca.
• Światło wytwarzane przez żarówkę.
• Energia cieplna żywności zwiększa się pod wpływem promieniowania mikrofalowego wytwarzanego przez kuchenkę mikrofalową.

Różnica między przewodzeniem, konwekcją i promieniowaniem