Obsah
- Konvekčný prenos tepla
- Príklady konvekcie
- Advekčný prenos tepla
- Príklady riešení
- Iné druhy prenosu tepla
Ak ste niekedy zobrali do úvahy kovovú rukoväť panvice, ktorá sa ohrievala nad ohňom, prestup tepla ste zažili bolestivo. Existujú štyri spôsoby prenosu tepla z jedného objektu do druhého: vedenie, žiarenie, konvekcia a advekcia. Teplo takmer vždy prúdi z objektu s najvyššou teplotou do objektu s najnižšou teplotou, pričom počas procesu mení svoju vnútornú energiu. Hlavným rozdielom medzi konvekciou a advekciou je smer výmeny.
Konvekčný prenos tepla
Konvekčný prenos tepla zahŕňa prenos tepla pohybom častíc v médiu. Toto médium musí byť plyn alebo kvapalina, ktoré umožňujú pohyb. Konvekcia vždy prenáša teplo vo vertikálnej rovine a tento pohyb je vyvolaný zmenami hustoty média, a teda vztlakom. Zahriate častice expandujú a znižujú hustotu; tieto častice sa potom stanú dynamickejšími ako okolité častice, čo spôsobí ich nárast. Keď stúpajú, teplo sa prenáša do najchladnejších častí, ktoré sa nachádzajú nad nimi.
Príklady konvekcie
Konvekčný prenos tepla nastáva, keď sa ohrieva hrniec s vodou. Molekuly vody v blízkosti zdroja tepla sa rozširujú. Táto expanzia znižuje svoju hustotu a začnú stúpať; to je to, kvôli čomu voda v hrnci vrie. Atmosféra je tiež príkladom prenosu tepla prúdením. Keď je vzduchový balík ohrievaný slnečnou energiou - prenosom radiačného tepla - vzduchový balík sa rozširuje a znižuje svoju hustotu. To zvyšuje jeho vztlak a spôsobuje, že stúpa do atmosféry; toto vytvára nestabilnú atmosféru s vertikálnym prúdením vzduchu.
Advekčný prenos tepla
Prenos tepla advekciou sa líši od tepla konvekciou, pretože pohyb tepla je obmedzený na vodorovnú rovinu. Tento typ prenosu nie je poháňaný zmenami hustoty, vyžaduje však vonkajšiu silu, ako je vietor alebo prievan, na premiestnenie častíc v médiu. Keď sa častice pohybujú vodorovne v systémoch, ktoré sú teplejšie alebo chladnejšie, dochádza k prenosu tepla.
Príklady riešení
Hlavným príkladom prenosu tepla advekciou je pohyb meteorologických frontov. Tieto fronty predstavujú masy studeného alebo horúceho vzduchu, ktoré sa horizontálne pohybujú vetrom po povrchu; keď tieto vzduchové hmoty narazia na najteplejší alebo najchladnejší vzduch, teplo sa vymieňa medzi systémami. Oceánske prúdy sú ďalším príkladom advekčného prenosu tepla. Namiesto zvisle sa prúdy pohybujú horúcou alebo studenou vodou v horizontálnych smeroch; keďže tieto vody interagujú s teplejšími alebo chladnejšími oblasťami vody, dochádza k výmene tepla medzi nimi.
Iné druhy prenosu tepla
Zvyšné typy prenosu tepla sú: vedenie a žiarenie. Prenosy vedením tepla z jedného objektu do druhého sa uskutočňujú bez pohybu; teplo sa prenáša z jednej molekuly na druhú. Tento typ prenosu tepla sa vyskytuje iba v tuhých látkach; príkladom je rukoväť horúcej panvice. Prevod tepla žiarením zahŕňa prenos tepla elektromagnetickými vlnami energie. Príkladom žiarenia je slnečné svetlo; keď vlny narazia na iné častice, začnú vibrovať alebo sa zahrievať.