Küsimus on meie ümber, kolmes riigis, tahke, vedel ja gaasiline. Aine konverteerimist ühest riigist teise nimetatakse oleku muutuseks, mis toimub aine ja selle ümbruse vahelise soojuse vahetuse tõttu. Niisiis, soojus on energia üleminek ühest süsteemist teise, mis on tingitud temperatuuri erinevusest, mis toimub kolmel erineval viisil: juhtivus, konvektsioon ja kiirgus.
Inimesed mõistavad sageli neid soojusülekande vorme, kuid need põhinevad mitmekülgsel füüsilisel suhtlemisel energia ülekandmiseks. Juhtimise, konvektsiooni ja kiirguse erinevuse uurimiseks vaatleme allpool toodud artiklit.
Võrdluskaart
| Võrdluse alus | Juhtimine | Konvektsioon | Kiirgus |
|---|---|---|---|
| Tähendus | Juhtimine on protsess, kus soojuse ülekandumine toimub objektide vahel otsekontaktiga. | Konvektsioon viitab soojusülekande vormile, milles energia üleminek toimub vedeliku sees. | Kiirgus viitab mehhanismile, milles soojus edastatakse ilma objektide vahelise füüsilise kontaktita. |
| Esindage | Kuidas soojus liigub vahetult kokkupuutuvate objektide vahel. | Kuidas soojus läbib vedelikke. | Kuidas soojus voolab tühjade ruumide kaudu. |
| Põhjus | Temperatuuri erinevuse tõttu. | Tiheduse erinevuse tõttu. | Esineb kõigist objektidest, temperatuuril üle 0 K. |
| Juhus | Molekulaarsete kokkupõrgete korral tekib tahkistes. | Esineb vedelikes, tegeliku aine voolu kaudu. | Tekib vahemaa tagant ja ei soojenda vahepealset ainet. |
| Soojuse ülekandmine | Kasutab kuumutatud tahket ainet. | Kasutab vaheühendit. | Kasutab elektromagnetilisi laineid. |
| Kiirus | Aeglane | Aeglane | Kiire |
| Peegeldamise ja murdumise seadus | Ei järgi | Ei järgi | Jälgi |
Juhtimise määratlus
Juhtimist võib mõista kui protsessi, mis võimaldab soojuse otsest ülekandmist aine kaudu, mis on tingitud temperatuuri erinevusest, objektide külgnevate osade vahel. See juhtub siis, kui aine molekulide temperatuur tõuseb, põhjustades jõulist vibratsiooni. Molekulid põrkuvad ümbritsevate molekulidega, muutes need ka vibratsiooniks, mille tulemusel transporditakse soojusenergiat objekti naaberosasse.
Lihtsamalt öeldes, kui kaks objekti üksteisega otseses kontaktis, tekib soojem ülekanne kuumematest objektidest külmemaks, mis on tingitud juhtivusest. Pealegi nimetatakse esemeid, mis võimaldavad soojust nende kaudu hõlpsasti liikuda, juhtmeteks.
Konvektsiooni määratlus
Teaduses tähendab konvektsioon soojusülekande vormi materjali reaalse liikumise kaudu, mis toimub ainult vedelikes. Vedelik viitab mistahes ainele, mille molekulid liiguvad vabalt ühest kohast teise, nagu vedelik ja gaasid. See juhtub loomulikult või isegi jõuliselt.
Gravitatsioonil on suur roll loomulikus konvektsioonis nii, et kui ainet kuumutatakse altpoolt, viib see kuumema osa laienemisele. Ujuvuse tõttu tõuseb kuumem aine, kuna see on vähem tihe ja külmem aine asendab selle põhjaga uputamise tõttu suure tiheduse tõttu, mis kuumenemisel liigub ülespoole ja protsess jätkub. Konvektsioonis, aine kuumutamisel hajuvad ja liiguvad molekulid.
Kui konvektsioon viiakse läbi jõuliselt, on aine sunnitud liikuma ülespoole mis tahes füüsilise vahendiga, näiteks pumba abil. Nt Õhuküttesüsteem.
Kiirguse määratlus
Soojusülekande mehhanismi, milles ei nõuta söödet, nimetatakse kiirguseks. See viitab soojuse liikumisele lainetes, kuna see ei vaja molekule, mida läbida. Kuumuse edastamiseks ei pea objekt üksteisega otseses kontaktis. Kui tunnete soojust ilma objekti tegelikult puudutamata, on see tingitud kiirgusest. Veelgi enam, värvus, pinna orientatsioon jne on mõned pinnaomadused, millele kiirgus sõltub suuresti.
Selles protsessis edastatakse energiat elektromagnetiliste lainete kaudu, mida nimetatakse kiirgusvõimsuseks. Kuumad objektid eraldavad jahutavasse keskkonda üldiselt soojusenergiat. Kiirgusenergia suudab vaakumis oma allikast jahedamale keskkonnale liikuda. Parim näide kiirgusest on päikeseenergia, mida saame päikese käest, kuigi see on miili kaugusel meist.
Juhtimise, konvektsiooni ja kiirguse peamised erinevused
Olulised erinevused juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse vahel on selgitatud alljärgnevalt:
- Juhtimine on protsess, kus soojust transporditakse kontinuumi osade vahel otsese füüsilise kontakti kaudu. Konvektsioon on põhimõte, kus soojus edastatakse voolu kaudu vedelikus, st vedelikus või gaasis. Kiirgus on soojusülekande mehhanism, milles üleminek toimub elektromagnetiliste lainete kaudu.
- Juhtimine näitab, kuidas soojust vahetult kontaktis olevate objektide vahel liigub, kuid konvektsioon peegeldab, kuidas soojus vedelike ja gaaside kaudu liigub. Seevastu näitab kiirgus, kuidas soojus liigub läbi kohtade, kus ei ole molekule.
- Juhtimine toimub temperatuuri erinevuse tõttu, st soojust voolab kõrge temperatuuriga alalt madalale temperatuurile. Konvektsioon toimub tiheduse varieerumise tõttu nii, et soojus liigub madala tihedusega piirkonnast suure tihedusega piirkonda. Vastupidi, kõik objekti vabastamise soojus, mille temperatuur on üle 0 K.
- Juhtimine toimub tavaliselt tahkete ainete puhul molekulaarse kokkupõrke kaudu. Konvektsioon toimub vedelikes molekulide liikumisega samas suunas. Seevastu kiirgus toimub ruumi vaakumis ja ei soojenda vahepealset keskkonda.
- Soojuse ülekandmine toimub kuumutatud tahke aine kaudu juhtivuses, samas kui konvektsioonis edastatakse soojusenergiat vahepealse keskkonna kaudu. Erinevalt sellest, et ration kasutab soojuse ülekandmiseks elektromagnetilisi laineid.
- Juhtimise ja konvektsiooni kiirus on kiirem kui aeglasem.
- Juhtimine ja konvektsioon ei järgi peegelduse ja murdumise seadust, samas kui kiirgus järgib sama.
Järeldus
Termodünaamika on soojusülekande ja sellega seotud muutuste uurimine. Juhtimine ei ole midagi muud, kui soojuse ülekanne kuumema osast külmemaks. Konvektsioon on soojusülekanne vedeliku üles-alla liikumise teel. Kiirgus toimub siis, kui soojus läbib tühja ruumi.
