Lämmöntuotto on prosessi, johon liittyy hiukkasten liike. Yksinkertaisesti sanottuna lämpö voidaan selittää molekyylien toiminnalla ja niiden lähettämä energia synnyttää lämpöä tai säteilevä energia muuttuu lämmöksi.
Esimerkiksi kun henkilö harrastaa liikuntaa tai muuta toimintaa, hänen kehonsa lämpenee ja hikeä muodostuu. Tai kypsennyksen aikana, kun ruoka lämpenee tai kuumenee, se on yksinkertaisesti lämmön siirtymistä johtuen tai konvektion kautta.
Syy lämmön siirtymiseen on tieteellinen, ruoan lämmittäminen saattaa tuntua helpolta ja kliseiseltä, mutta taustalla on tieteellisiä syitä. Näkymättömät eli mikroskooppiset hiukkaset varautuvat ja syntyy energiaa, joka siirtyy lämmön muodossa.
Lämmönsiirtoprosessi voi olla suora tai epäsuora, on myös useita materiaaleja, joissa lämpöä voi siirtyä ja joissakin se ei siirry, esimerkiksi kaikki muovityypit eivät kestä lämpöä.
Johtuminen vs konvektio
Ero johtumisen ja konvektion välillä on, että johtuessa lämpö siirtyy suoraan, kun taas konvektiolämpö siirtyy nesteen läpi. Molemmat johtavat lämpöpäästöihin, mutta menetelmässä on eroja.
Johdon ja konvektion vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Johtuminen | Konvektio |
| Määritelmä | Lämmönsiirto kahden kohteen välillä suoran kosketuksen kautta. | Lämmönsiirto nesteen sisällä. |
| aineen tila | Kiinteä | Neste tai kaasu |
| Sähkövirran siirto | Sallii | Ei salli |
| Hiukkasten tiheys | Korkea tiheys | Alhainen tiheys |
| Lämmönsiirtonopeus | Hidas | Nopeammin |
Mikä on konduktio?
Johtuminen on lämmön tai virran siirtoprosessi. Johtuminen on energian siirtymistä lämmön ja virran muodossa atomista toiseen suoran kosketuksen kautta.
Johtuminen voi tapahtua kaikissa kolmessa aineen tilassa; kiinteä, nestemäinen ja kaasu. Paras siirto voi tapahtua kiinteässä olomuodossa, koska atomit ovat tiiviisti pakatut, mikä mahdollistaa nopeamman siirtonopeuden, molekyylien tiheys vaikuttaa lämmönsiirtonopeuteen, päinvastoin nesteet ja kaasut ovat vähemmän tehokkaita lämmönsiirrossa johtuen molekyylien alhaisesta tiheydestä.
Johtamista on kahta tyyppiä, ne ovat lämmön ja sähkön johtuminen.
Lämmön johtuminen - kun molekyyleissä lämpötilaa nostetaan, syntyy värähtelyä, joka aiheuttaa lämpöä molekyyleissä ja sitten lämmön siirtyminen tapahtuu tiiviisti pakattujen molekyylien sisällä. Esimerkiksi kun lämpötyyny asetetaan iholle, se aiheuttaa lämpöä myös lihaksissa.
Sähkön johtuminen - se johtuu varautuneiden hiukkasten liikkumisesta minkä tahansa väliaineen läpi. Tämä varattujen hiukkasten liike aiheuttaa virran, jota ionit tai varautuneet elektronit kuljettavat. Esimerkiksi kun virta kulkee johtojen läpi, johdot koostuvat metallista, joka on hyvä sähkönjohdin.
On olemassa useita tekijöitä, jotka vaikuttavat johtumiseen, nämä tekijät ovat; lämpötilaero, pituus, poikkileikkauspinta-ala ja materiaali. Jokaisella materiaalilla on erilainen johtavuus, esimerkiksi alumiinilla, pronssilla, kuparilla, vedellä jne. on erilainen johtavuus. Metalleilla on suurin johtavuus.
Johtavuus voidaan laskea kaavan avulla teoriassa useilla menetelmillä esimerkiksi Ohmin tai Fourierin lailla. Lämmönsiirtonopeus lasketaan näillä kaavoilla, kun materiaalin johtavuus on annettu. Johtokyky ei noudata heijastuksen tai taittumisen lakia
Mikä on konvektio?
Konvektio on lämmönsiirtoprosessi missä tahansa nesteessä olevien molekyylien massaliikkeen kautta. Aluksi lämmönsiirto kohteen ja nesteen välillä tapahtuu johtuen, mutta sen jälkeen nestehiukkasten bulkkiliike saa aikaan konvektiota.
Konvektioprosessiin liittyy lämpölaajeneminen eli kun nestettä kuumennetaan pinnan alta, nesteen alempi kerros lämpenee, joka laajenee lämpölaajeneessa, molekyylin tiheys on suurempi verrattuna yläpinnalla olevaan nesteeseen. Kelluvuuden ansiosta mitä vähemmän tiheitä hiukkasia, kuumampi neste nousee ja kylmempi neste korvaa sen.
Konvektiota on kahta tyyppiä, ne ovat; luonnollinen konvektio ja pakotettu konvektio.
Luonnollinen konvektio- Konvektiotyyppi, jossa lämpötilaerot aiheuttavat eron tiheyksissä, eli kelluvalla voimalla on tärkeä rooli. esimerkiksi merituulet.
Pakotettu konvektio - konvektio, jossa ulkoiset voimat aiheuttavat konvektiota, kuten tuulettimet, vedenlämmittimet, geysir jne.
Konvektioon vaikuttavat tekijät ovat; väliaine (neste tai kaasu), lämpötila, lämpöä aiheuttava lähde. Eräs johtavuuden ja konvektion eroista on se, että konvektio ei tue sähkövirtaa.
Joitakin esimerkkejä konvektiosta ovat; maatuuli (saatuu yöllä) tai merituuli (Tulee päivällä), huoneen jäähdyttämiseen käytettävät tuulettimet, veden lämmitykseen käytettävät lämmittimet tai höyrystimet jne.
Luonnollista konvektiota ei voida laskea helposti, mutta pakotettu konvektio voidaan laskea teoreettisesti Newtonin jäähtymislain antaman kaavan avulla. Kaava on: -
| P =dQ /dt =hA(T-T0) |
Tärkeimmät erot johtumisen ja konvektion välillä
Johtopäätös
Johto ja konvektio molemmat siirtävät energiaa lämmön muodossa.
Molemmat voivat olla luonnollisia tai keinotekoisesti valmistettuja tyypistä riippuen.
Johtavuus ja konvektio toimivat eri aineen olomuodoissa (kiinteä, nestemäinen ja kaasu). Hiukkasten tiheys vaikuttaa suuresti johtumiseen ja konvektioon.
