熱伝達入門: 熱はどのように伝達されるのか?

熱伝達とは何か、ある物体から別の物体に熱が移動する方法

伝導はバーナー要素を介して熱を伝達し、対流は鍋で調理された食品を加熱します。ハーフダーク、ゲッティイメージズ

熱とは？熱伝達はどのように行われますか?ある物体から別の物体に熱が移動すると、物質にどのような影響がありますか?知っておくべきことは次のとおりです。

熱伝達は、ある物質から別の物質に内部エネルギーが移動するプロセスです。熱力学熱伝達とその結果生じる変化の研究です。熱伝達を理解することは、熱力学的プロセス、熱機関やヒートポンプで起こるものなど。

動力学理論の下では、内部エネルギー物質は、個々の原子や分子の運動から生成されます。熱エネルギーこのエネルギーをある身体またはシステムから別の身体またはシステムに伝達するエネルギーの形態です。この熱伝達は、さまざまな方法で発生します。

伝導熱が加熱された固体を通って流れるときです熱流素材の中を移動します。ストーブバーナー要素または金属棒を加熱すると、赤熱から白熱に変化する伝導を観察できます。
対流沸騰したお湯で何かを調理するなど、加熱された粒子が別の物質に熱を伝達するときです。
放射線 太陽などの電磁波によって熱が伝わる現象です。放射は空きスペースを介して熱を伝達できますが、他の 2 つの方法では、伝達のために何らかの形式の物質間の接触が必要です。

2つの物質が互いに影響を与えるためには、それらは 熱接触 お互いに。電源を入れたままオーブンを開けたままにし、オーブンの数フィート前に立つと、オーブンと熱的に接触し、(空気の対流によって) 熱が伝わってくるのを感じることができます。

通常、数フィート離れていると、オーブンからの熱を感じることはありません。 断熱材 内部の熱を保持し、オーブンの外側との熱接触を防ぎます。もちろん、これは完璧ではありません。近くに立つと、オーブンからの熱を感じます。

熱平衡 熱的に接触している 2 つのアイテムが、それらの間で熱を伝達しなくなったときです。

熱伝達の基本的な効果は、ある物質の粒子が別の物質の粒子と衝突することです。通常、エネルギーの高い物質は内部エネルギーを失います (つまり、「クールダウン」) が、エネルギーの低い物質は内部エネルギーを獲得します (つまり、「ヒートアップ」)。

私たちの日常生活におけるこれの最も露骨な影響は、物質が1から変化する相転移です。物質の状態他に、そのような氷が溶けるように熱を吸収して固体から液体へ。水にはより多くの内部エネルギーが含まれています（つまり、水分子氷の中よりも速く動き回っています)。

さらに、多くの物質はどちらかを通過します 熱膨張 また 熱収縮 彼らは内部エネルギーを得たり失ったりします。水（およびその他の液体）は、凍結すると膨張することがよくあります。これは、キャップ付きの飲み物を冷凍庫に長時間入れていた人なら誰でも発見したことです.

の 熱容量 オブジェクトの温度が熱の吸収または伝達にどのように反応するかを定義するのに役立ちます。熱容量は、熱の変化を温度の変化で割ったものとして定義されます。

熱伝達は、熱力学の法則、熱伝達がシステムによって行われる仕事にどのように関連するかを定義し、システムが達成できることに対していくつかの制限を課します。

によって編集アン・マリー・ヘルメンスタイン博士