エネルギー散逸を介して XNUMX つのシステム間で熱エネルギーが交換される物理現象は、熱伝達として知られています。 熱交換の主な側面は温度と熱流束です。 温度は熱エネルギー入力の量を決定し、熱流は熱エネルギー伝達を意味します。
粒子の運動エネルギーは、小さなスケールでは熱エネルギーに直接関係します。 温度が上昇するにつれて粒子はより激しく撹拌され、その結果直線運動と振動が生じます。
エネルギーは、運動エネルギーの高い領域から運動エネルギーの低い領域に移動します。 温度差は、伝導、対流、放射に分類できます。
伝導 vs 対流 vs 放射
伝導、対流、輻射の主な違いは、伝導では熱伝達が直接接触によって行われることです。 対照的に、対流では分子の動きが熱伝達に関与します。 一方、放射は電磁波を介して熱を放散するプロセスです。
分子の直接衝突は、伝導による熱の伝達方法です。 熱エネルギーは、運動エネルギーが高い領域から運動エネルギーが不十分な領域に伝達されます。 より速い速度の粒子は、より遅い速度の分子と接触します。 その結果、速度の遅い粒子の運動エネルギーは増大します。
空気や液体などの媒体が熱にさらされて熱源から離れると、熱エネルギーも一緒に運ばれます。対流は、この形式の熱伝達を表す用語です。表面が熱いと、その上の流体が膨張し、密度が低くなり、上昇します。
電磁波の拡散により、熱放射が発生します。 エネルギーは、これらの波によって発生オブジェクトから運び去られます。 放射線は、真空中または透明な物質を介して発生する可能性があります。 放射線は、ランダムに移動する原子または分子の直接的な結果です。
伝導、対流、放射の比較表
| 比較のパラメータ | 伝導 | 対流 | 放射線 |
| 定義 | 伝導は、XNUMX つの表面間の接続によって熱が移動する物理的なプロセスです。 | 対流は、流体内の熱エネルギー伝達のプロセスです。 | 放射プロセスは、XNUMX つの表面に触れることなく、電磁波で熱エネルギーを伝達します。 |
| 発生 | それは、固体内の原子または分子の衝突によって固体で発生します。 | それは、液体および気体である流体で発生します。 | どこでも発生する可能性があり、媒体は必要ありません。 |
| 熱の移動 | 熱伝達には固体が必要です。 | 液体が必要です。 | 電磁波を利用しています。 |
| 速度 | それは遅いプロセスです | プロセスが遅い | 迅速なプロセスです |
伝導とは？
伝導とは、材料の隣接するセクション間の温度差により、材料全体に熱伝達を可能にするプロセスです。 物質の粒子の温度が上昇し、激しい振動を引き起こすときに発生します。
粒子は原子や分子と接触して振動を引き起こし、熱エネルギーをアイテムの近くの部分に輸送します。
伝導とは、XNUMX つの表面が直接接触すると、最も熱い物体から最も冷たい物体へのエネルギーの移動です。 また、導体は熱を通しやすいアイテムです。
対流とは？
対流は流体内でのみ発生する熱伝達の一種であり、物質の実際の動きによって引き起こされます。 「流体」という用語は、液体や気体のような分子が、ある場所から別の場所に自由に移動できるあらゆる媒体を指します。 それは自然に、または場合によっては目立たずに発生します。
流体が下から加熱され、より熱い成分が膨張するとき、重力は自然対流において重要な役割を果たします。
より熱い物質は重さが軽いため、浮力が急速に増加します。 比較すると、より冷たい物質は密度が増加するため、底に沈んでこれを置き換えようとします。 したがって、傾向は繰り返されます。 物質が対流によって加熱されると、分子は散乱して遠ざかります。
放射線とは
放射は、メディエーターの使用を伴わない熱伝達プロセスです。 それは、分子の通過を必要としない波のエネルギーの動きを伴います。 熱を伝達するために、オブジェクトは互いに密接している必要はありません。
放射線により、被写体に触れていなくても暖かく感じます。 さらに、顔料、表面配向、その他の表面品質は放射線に大きな影響を与えます。
この手順では、放射エネルギーと呼ばれる電磁波を介してエネルギーが伝達されます。 より冷たい環境にある暖かい物体は熱エネルギーを放出します。 放射エネルギーは、その発生源からより冷たい環境に移動する可能性があります。
太陽から遠く離れているにもかかわらず私たちが受け取る太陽放射は、放射の最も顕著な例です。
伝導、対流、放射の主な違い
- 伝導は固体内の熱の物理的な輸送であり、対流は流体間の熱の移動であり、放射は電磁波による熱伝達プロセスです。
- 伝導は固体で発生し、対流は液体と気体で発生し、放射は物質のあらゆる状態（真空中であっても）で発生します。
- 伝導は対流より遅く、対流は放射より速い。
- 伝導と対流は屈折と反射の法則に従いませんが、放射はに従います。
- 温度差により伝導熱伝達が発生するのに対し、対流は密度の差により発生し、0 K を超える温度では放射が発生します。
- 固体中では分子の衝突の結果として伝導が起こります。 対照的に、流体では分子の流れによって対流が発生し、熱交換器がなくても宇宙では輻射が発生します。
まとめ
したがって、熱は、温度差によって引き起こされるあるシステムから別のシステムへのエネルギーの移動であり、伝導、対流、放射の方法で発生する可能性があります。
熱力学は、熱の伝達とそれによって起こる変換を研究する科学です。 高温の領域から低温の領域への熱流束を伝導といいます。 対流とは、流体が上下に移動するときに発生する熱伝達です。 熱が空の空間を横切って流れることを輻射といいます。
これらのタイプの熱伝達はしばしば誤解されていますが、エネルギーを伝達するためにさまざまな物理的相互作用に依存しています。
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