Rozdíl mezi vedením, prouděním a zářením (s tabulkou)

Fyzikální jev výměny tepelné energie mezi dvěma systémy prostřednictvím disipace energie je známý jako přenos tepla. Hlavními aspekty výměny tepla jsou teplota a tepelný tok. Teplota určuje množství přivedené tepelné energie a tepelný tok znamená přenos tepelné energie.

Kinetická energie částic přímo souvisí s tepelnou energií v nepatrném měřítku. S rostoucí teplotou se částice více rozvíří, což má za následek lineární pohyb a vibrace. 

Energie se přenáší z oblastí s vyšší kinetickou energií do oblastí s nižší kinetickou energií. Teplotní rozdíly lze rozdělit na vedení, proudění a záření. 

Vedení vs konvekce vs záření

Hlavní rozdíl mezi vedením, prouděním a sáláním spočívá v tom, že přenos tepla probíhá prostřednictvím přímého kontaktu při vedení. Naproti tomu při konvekci se pohyb molekul podílí na přenosu tepla. Na druhé straně záření je proces rozptylování tepla prostřednictvím elektromagnetických vln. 

Přímá molekulární srážka je způsob přenosu tepla vedením. Tepelná energie se bude přenášet z oblasti se zvýšenou kinetickou energií do oblasti s neadekvátní kinetickou energií. Částice s vyšší rychlostí budou v kontaktu s molekulami s nižší rychlostí. V důsledku toho poroste kinetická energie pomaleji se pohybujících částic.

Když je médium, jako vzduch nebo kapalina, vystaveno teplu a vzdaluje se od zdroje, tepelná energie je přenášena s ním. Konvekce je termín pro tuto formu přenosu tepla. Horký povrch způsobuje, že tekutina nad ním expanduje, stává se méně hustým a stoupá.

Rozptyl elektromagnetických vln vytváří tepelné záření. Energie je těmito vlnami odváděna pryč od generujícího objektu. Záření může probíhat ve vakuu nebo prostřednictvím jakékoli čiré látky. Záření je přímým důsledkem náhodně se pohybujících atomů nebo molekul. 

Srovnávací tabulka mezi vedením, prouděním a zářením

Co je vedení?

Vedení je proces, který umožňuje přenos tepla mezi materiály v důsledku teplotních rozdílů mezi sousedními částmi materiálu. Dochází k němu, když teplota částic hmoty stoupá, což způsobuje intenzivní vibrace. 

Částice se dostanou do kontaktu s atomy a molekulami, způsobí jejich vibrace a přenos tepelné energie do blízkých částí předmětu.

Vedení je pohyb energie od nejteplejšího k nejchladnějšímu předmětu, jakmile jsou dva povrchy v přímém kontaktu. Kromě toho jsou vodiče předměty, které jimi snadno propouštějí teplo.

Co je konvekce?

Konvekce je druh přenosu tepla, ke kterému dochází pouze v tekutinách a je způsoben skutečným pohybem materiálů. Termín „tekutina“ se vztahuje na jakékoli médium, ve kterém se molekuly jako kapaliny a plyny mohou volně pohybovat z jednoho místa na druhé. Vyskytuje se přirozeně nebo možná i vtíravě.

Gravitace hraje zásadní roli v přirozené konvekci, když je tekutina zahřívána zespodu, což způsobuje expanzi teplejší složky. 

Teplejší materiál rychle vzroste na vztlak, protože je méně těžký. Pro srovnání, chladnější materiál se to snaží nahradit tím, že klesá ke dnu kvůli zvýšené hustotě; trend se tedy opakuje. Když se látka zahřeje konvekcí, molekuly se rozptýlí a vzdálí se.

Co je to záření?

Záření je proces přenosu tepla, který nezahrnuje použití mediátoru. Zahrnuje pohyb energie ve vlnách, které nevyžadují průchod molekul. Pro přenos tepla nemusí být předměty ve vzájemném těsném kontaktu. 

Záření způsobuje, že se cítíte teplo, i když se objektu nedotýkáte. Kromě toho pigment, orientace povrchu a další vlastnosti povrchu významně ovlivňují záření.

Tento postup přenáší energii prostřednictvím elektromagnetických vln, nazývaných zářivá energie. Teplé předměty v chladnějším prostředí vyzařují tepelnou energii. Zářivá energie se může přesunout ze svého původu do chladnějšího prostředí. 

Sluneční záření, které dostáváme od Slunce i přes jeho vzdálenost, je nejpozoruhodnějším příkladem záření.

Hlavní rozdíly mezi vedením, prouděním a zářením

1. Vedení je fyzikální přenos tepla v pevných látkách, konvekce je pohyb tepla mezi tekutinami a záření je proces přenosu tepla prostřednictvím elektromagnetických vln.
2. K vedení dochází v pevných látkách, ke konvekci dochází v kapalinách a plynech a záření se vyskytuje ve všech skupenstvích hmoty, dokonce i ve vakuu.
3. Vedení je pomalejší než konvekce, která je rychlejší než záření.
4. Vedení a konvekce se neřídí pravidlem lomu a odrazu, zatímco záření ano.
5. Rozdíl teplot způsobuje přenos tepla vedením, zatímco konvekce je způsobena rozdíly v hustotě a teploty nad 0 K způsobují sálání.
6. K vedení dochází v pevných látkách v důsledku molekulárních srážek. Naproti tomu konvekce se děje v tekutinách v důsledku toku molekul a záření se děje v prostoru i bez výměníku tepla.

Proč investovat do čističky vzduchu? 

Teplo je tedy přenos energie z jednoho systému do druhého způsobený teplotním rozdílem, který může nastat v následujících metodách: vedení, proudění a záření.

Termodynamika je věda, která studuje přenos tepla a přeměny, ke kterým v důsledku toho dochází. Tepelný tok z teplejší do chladnější oblasti se nazývá vedení. Konvekce je přenos tepla, ke kterému dochází, když se tekutina pohybuje nahoru a dolů. Když teplo proudí přes prázdný prostor, nazývá se to záření.

Tyto typy přenosu tepla jsou často nepochopeny, přesto se při přenosu energie spoléhají na různé fyzikální interakce.