Vedení, proudění a záření

Vedení, proudění a záření jsou tři formy přenosu tepla. Teplo je energie, která přechází z jednoho těla nebo systému do druhého.

K přenosu tepla dochází, pouze když je mezi dvěma věcmi teplotní rozdíl.

Při vedení dochází k přenosu tepla, když je jedno tělo nebo předmět v kontaktu s druhým.

Konvekce se naproti tomu vytváří pohybem plynů nebo kapalin při různých teplotách.

Radiace je ze své strany přenosem tepla bez kontaktu těles. K tomu tedy dochází vyzařováním energie elektromagnetickými vlnami.

Příkladem toho je hrnce s vařící vodou: oheň ohřívá nádobu (záření), kov v nádobě ohřívá vodu (vedení) a horká voda stoupá účinkem tepla (konvekce).

Co je vedení tepla?

Vedení je forma přenosu tepla, ke které dochází, když jsou dvě těla v kontaktu nebo když teplo prochází z jedné strany stejného těla na druhou. Například, když ohříváme jeden konec železné tyče, druhý konec se po chvíli zahřeje, přestože není v přímém kontaktu se zdrojem tepla..

Mechanismus přenosu tepla vedením je založen na pohybu atomů. Jak teplota stoupá, atomy se pohybují rychleji a také tlačí sousední atomy a přenášejí na ně teplo..

Schopnost materiálů vést teplo je známá jako tepelná vodivost. Například vzduch má nízkou vodivost stejně jako dřevo.

Na druhé straně mají kovy, jako je hliník a železo, vysokou tepelnou vodivost. Tyto materiály jsou velmi účinné při vedení tepla, protože mají volné elektrony, které přenášejí energii rychleji z horkých oblastí do chladných oblastí těla..

Příklady vedení tepla

• Litinová pánev na hořícím hořáku: teplo z hořáku ohřívá pánev, která vede teplo ke zbytku pánve a obsahu v ní.
• Roztavený led v ruce: pokud dáme led do ruky, roztaje se díky vedení tělesného tepla.
• Horké nohy v písku: v horkém dni na pláži, když projdeme horkým pískem bosými nohami, po chvíli pocítime, že jsme spáleni vedením tepla z písku u našich nohou.
• Šálek horké kávy: nalitím horké kávy (nebo jiného horkého nápoje) do šálku po čase ucítíme teplo v našich rukou. Proto mají šálky rukojeť, abychom ji mohli uchopit, aniž bychom se popálili..
• Žehlení oděvů: žehlička používaná k odstraňování vrásek oděvu se při kontaktu s oděvem zahřívá a vede teplo.
• Teploměr: Tento přístroj se používá k měření teploty, protože přijímá nebo přenáší teplo vedením předmětu nebo látky, se kterou je ve styku.
• Kovová lžíce proti dřevěnou lžící: dřevěná lžíce špatně vede teplo, zatímco kovová se rychle zahřívá. Proto můžeme jídlo míchat s dřevěnou lžící, ale když jíme polévku, použijeme kovovou lžíci.

Co je konvekce tepla?

Konvekce je forma přenosu tepla, která se vytváří pohybem kapalin a plynů z horkých oblastí do chladných oblastí. Když se kapalina zahřeje, stane se méně hustá, což způsobí její růst.

Díky procesu konvekce se tvoří mraky: vodní pára a horký vzduch na povrchu Země stoupají a poté kondenzují jako mraky ve výškách. Tento typ proudění je přirozený nebo volný, bez zásahu vnějších sil.

Na druhou stranu k nucené konvekci dochází, když je síla aplikována na pohyb tekutiny. To se stane, když pomocí ventilátorů pohybujeme horkým vzduchem v místnosti nebo když přesouváme obsah hrnce přes hořák.

Příklady konvekce tepla

• Domácí vytápěcí systémy: vzduch v kontaktu s topným systémem se ohřívá, poté stoupá a vytlačuje studený vzduch a způsobuje průvan.
• Vnitřní teplo Země: jádro Země je horké a tekuté, proto se vytvářejí konvekční proudy, které způsobují zemětřesení a sopečné erupce.
• Kapalina v zásobnících- V potrubí solárního ohřívače se kapalina ohřívá a stává se méně hustou, čímž se teplo přenáší na chladnější kapaliny.
• Konvekční trouba: horký vzduch uvnitř trouby cirkuluje díky ventilátoru, který zajišťuje rovnoměrnější pečení jídla.
• Vroucí voda v hrnci: když dáme vodu do hrnce na hořící kamna, horká voda ze dna stoupá a nutí pohyb studené vody z povrchu.
• Fén: studený vzduch vstupuje do sušičky, ohřívá se průchodem odporu a fouká horký vzduch tryskou.
• oceánské proudy: vody oceánů jsou udržovány v neustálém pohybu konvekcí, teplá voda v tropech se pohybuje směrem k pólům.
• Horkovzdušné balóny nebo horkovzdušné balóny: zahříváním vzduchu se stává méně hustým, zachycuje se uvnitř tkaniny balónu a způsobuje jeho vznášení. Chcete-li tedy jít dolů, otevře se okno, které umožňuje únik horkého vzduchu.

Co je tepelné záření?

Záření je přenos tepla bez kontaktu mezi objekty. K tomu dochází prostřednictvím elektromagnetických vln, jako je viditelné světlo, ultrafialové a infračervené záření, které cestují vesmírem. Aby mohlo dojít k tepelnému záření, není nutná přítomnost materiálu.

Těla emitují teplo zářením, ale také absorbují teplo v závislosti na rozdílu teplot. Ve skutečnosti jsou těla, která absorbují to nejlepší, také dobrými zářiči. Například černý povrch absorbuje záření lépe, ale také vyzařují více než bílý povrch.

Emise tedy závisí na teplotě těla, čím vyšší je teplota, tím vyšší je emise tepla..

Provoz termosky je založen na koncentraci tepelného záření uvnitř. Termoska je postavena s dvojitou stěnou skla bez vzduchu mezi nimi, aby se zabránilo ztrátám tepla vedením nebo konvekcí. Stříbrná vnitřní stěna odráží záření, aniž by jej absorbovala, takže nápoj zůstane déle horký.

Příklady tepelného záření

• Žár slunce: Země přijímá teplo ze Slunce zářením.
• Horký písek na pláži: v letním dni sluneční záření ohřívá písek.
• Žhavé uhlíky: když se přibližujeme k ohni nebo krbu, hořící uhlí vydávají radiační teplo.
• Solární pec: sluneční paprsky zasáhly povrch ohřívající vzduch.
• Infračervený teploměr: měří záření těla v infračerveném rozsahu a představuje jej jako teplotu.
• Termální kamery: termovizní kamery zaznamenávají teplo těles vyzařovaných zářením.
• Solária: solária jsou založena na emisi ultrafialových paprsků, které podporují opalování pokožky. Jeho použití je omezeno predispozicí k poškození kůže.

Také by vás mohlo zajímat:

• Rozdíl mezi teplem a teplotou.
• Druhy energie