Ledning, konvektion och strålning

Ledning, konvektion och strålning är de tre formerna av värmeöverföring. Värme är den energi som passerar från en kropp eller ett system till en annan.

Värmeöverföring sker bara när det finns en temperaturskillnad mellan två saker.

Under ledning sker värmeöverföring när en kropp eller ett objekt är i kontakt med en annan.

Å andra sidan produceras konvektion genom rörelse av gaser eller vätskor vid olika temperaturer.

För sin del är strålning en överföring av värme utan att kropparna är i kontakt. Därför sker detta genom utstrålning av energi genom elektromagnetiska vågor.

Ett exempel som illustrerar detta skulle vara det för en kruka med kokande vatten: elden värmer potten (strålning), metallen i potten värmer vattnet (ledning) och varmvattnet stiger på grund av effekten av värme (konvektion).

Vad är värmeledning?

Ledning är en form av värmeöverföring som uppstår när två kroppar är i kontakt eller när värme passerar från ena sidan av samma kropp till den andra. Till exempel, om vi värmer upp ena änden av en järnstav, kommer den andra änden att värmas upp efter ett tag, trots att den inte är i direkt kontakt med värmekällan..

Mekanismen för värmeöverföring genom ledning är baserad på atomernas rörelse. När temperaturen stiger rör sig atomerna snabbare och skjuter också angränsande atomer och överför värme till dem..

Materialens förmåga att leda värme kallas värmeledningsförmåga. Till exempel har luft låg konduktivitet precis som trä.

Å andra sidan har metaller, såsom aluminium och järn, hög värmeledningsförmåga. Dessa material är mycket effektiva för att leda värme, eftersom de har fria elektroner som överför energi snabbare från heta områden till kalla områden i kroppen..

Exempel på värmeledning

• Gjutjärnspanna på en brinnande brännare: värme från brännaren värmer pannan som leder värmen till resten av pannan och innehållet i den.
• Smält is i handen: om vi lägger en is i handen smälter den på grund av ledning av kroppsvärme.
• Heta fötter i sanden: en varm dag på stranden, om vi går genom den heta sanden med bara fötter, kommer vi efter ett tag att känna att vi bränns av värmeledningen från sanden vid våra fötter.
• Kopp varmt kaffe: genom att hälla hett kaffe (eller annan varm dryck) i en kopp kommer vi med tiden att känna värmen i våra händer. Det är därför kopparna har ett handtag så att vi kan ta tag i det utan att bränna oss själva..
• Stryker kläder: strykjärnet som används för att ta bort rynkor från kläder värms upp och leder värme när det kommer i kontakt med kläder.
• Termometern: Detta instrument används för att mäta temperaturen eftersom det tar emot eller överför värme genom ledning av föremålet eller ämnet som det är i kontakt med.
• Metallsked mot träsked: en träsked leder dåligt värme medan metallskeden värms upp snabbt. Det är därför vi kan blanda maten med träskeden, men när vi äter soppan använder vi en metallsked.

Vad är värmekonvektion?

Konvektion är den form av värmeöverföring som produceras av flytande vätskor och gaser från heta områden till kalla områden. När en vätska värms upp blir den mindre tät och får den att stiga.

Det är tack vare konvektionsprocessen att moln bildas: vattenånga och varm luft på jordens yta stiger och kondenseras sedan som moln i höjderna. Denna typ av konvektion är naturlig eller fri utan yttre krafters ingripande.

Å andra sidan sker tvingad konvektion när en kraft appliceras för att flytta vätskan. Detta är vad som händer när vi använder fläktar för att flytta varm luft i ett rum eller när vi flyttar innehållet i en kruka över brännaren.

Exempel på värmekonvektion

• Hemvärmesystem: luften i kontakt med ett värmesystem värms upp, stiger sedan och förskjuter kall luft och orsakar drag.
• Jordens inre värme: Jordens kärna är varm och flytande, varför konvektionströmmar produceras som orsakar jordbävningar och vulkanutbrott.
• Vätskan i lagringstankarna- I rören till en solvärmare värms vätskan upp och blir mindre tät och flyttar värmen till de svalare vätskorna.
• Varmluftsugn: den heta luften inuti ugnen cirkulerar tack vare en fläkt som gör att maten bakas jämnare.
• Kokande vatten i en kruka: när vi lägger vatten i en kruka på en brinnande spis, stiger det heta vattnet från botten och tvingar rörelsen av det kalla vattnet från ytan.
• Hårtork: kall luft kommer in i torken, värms upp genom ett motstånd och blåser varm luft genom munstycket.
• havsströmmar: havets vatten hålls i konstant rörelse genom konvektion, det varma vattnet i tropikerna rör sig mot polerna.
• Varmluftsballonger eller varmluftsballonger: genom att värma upp luften blir den mindre tät, den fastnar i ballongens tyg och får den att flyta. För att gå ner öppnas därför ett fönster som låter den varma luften fly.

Vad är värmestrålning?

Strålning är överföring av värme utan kontakt mellan föremål. Detta sker genom elektromagnetiska vågor, såsom synligt ljus, ultraviolett och infrarött, som färdas genom rymden. För att värmestrålning ska ske krävs inte närvaro av material.

Kroppar avger värme genom strålning, men de absorberar också värme, beroende på temperaturskillnaden. Faktum är att de kroppar som absorberar bäst också är bra utsläpp. Till exempel absorberar en svart yta strålning bättre, men de avger också mer än en vit yta.

Således beror utsläpp på kroppens temperatur, ju högre temperatur, desto större utsläpp av värme..

Driften av en termos är baserad på att koncentrera värmestrålningen inuti. En termos är byggd med en dubbel glasvägg utan luft mellan dem, för att undvika värmeförlust genom ledning eller konvektion. Silverväggen reflekterar strålning utan att absorbera den, så drycken förblir varm längre.

Exempel på termisk strålning

• Solens hetta: Jorden tar emot värme från solen genom strålning.
• Varm sand på en strand: på en sommardag värmer solstrålningen sanden.
• Glöd av ett bål: när vi närmar oss ett bål eller en eldstad avger de brinnande kolen strålningsvärme.
• Solugn: solens strålar träffar en yta som värmer upp luften.
• Infraröd termometer: mäter en kropps strålning inom det infraröda området och representerar den som temperatur.
• Termiska kameror: värmekameror registrerar värmen från strålningskroppar.
• Solarier: solarium är baserade på utstrålning av ultravioletta strålar som främjar garvning av huden. Användningen begränsas av benägenhet för hudskador.

Du kanske också är intresserad av att veta:

• Skillnad mellan värme och temperatur.
• Typer av energi