전도, 대류 및 복사: 3가지 유형의 열 전달

전도, 대류 및 복사는 열 전달의 세 가지 형태입니다. 열은 한 신체 또는 시스템에서 다른 신체 또는 시스템으로 전달되는 에너지입니다.

열전달은 두 물체 사이에 온도차가 있을 때만 발생합니다.

전도에서 열 전달은 한 물체나 물체가 다른 물체와 접촉할 때 발생합니다.

반면에 대류는 다른 온도에서 기체 또는 액체의 이동에 의해 생성됩니다.

그 부분에서 복사는 신체가 접촉하지 않고 열이 전달되는 것입니다. 따라서 이것은 전자기파를 통한 에너지 방출을 통해 발생합니다.

이를 보여주는 예는 끓는 물 냄비입니다. 불이 냄비를 가열하고(방사선) 냄비의 금속은 물을 가열(전도)하고 열의 결과로 뜨거운 물이 상승합니다. (전달).

열전도란?

전도는 두 물체가 접촉하거나 열이 같은 물체의 한 면에서 다른 면으로 전달될 때 발생하는 열 전달의 한 형태입니다. 예를 들어 쇠막대의 한쪽 끝을 가열하면 열원에 직접 닿지 않아도 다른 쪽 끝이 잠시 후 가열됩니다.

전도에 의한 열전달 메커니즘은 원자의 움직임을 기반으로 합니다. 온도가 올라감에 따라 원자는 더 빨리 움직이고 이웃 원자를 밀어 열을 전달합니다.

열을 전도하는 물질의 능력은 열전도율로 알려져 있습니다. 예를 들어, 공기는 나무처럼 전도성이 낮습니다.

반면에 알루미늄, 철과 같은 금속은 열전도율이 높습니다. 이러한 물질은 신체의 뜨거운 부분에서 차가운 부분으로 에너지를 더 빨리 전달하는 자유 전자를 가지고 있기 때문에 열 전도에 매우 효과적입니다.

불타는 버너에 주철 프라이팬: 버너의 열이 팬을 가열하여 팬의 나머지 부분과 그 안의 내용물로 열을 전달합니다.
손에 녹은 얼음: 얼음을 손에 넣으면 체온이 전도되어 녹는다.
모래 위의 뜨거운 발: 더운 날 해변에서 맨발로 뜨거운 모래 속을 걸으면 잠시 후 우리는 발의 모래열이 전도되어 화상을 입는 것을 느낄 것입니다.

뜨거운 커피 한 잔: 뜨거운 커피(또는 다른 뜨거운 음료)를 컵에 부으면 시간이 지남에 따라 손에서 열이 느껴집니다. 그래서 컵에 손잡이가 있어서 화상을 입지 않고 잡을 수 있습니다.
다림질 옷: 옷의 주름을 제거하는 데 사용되는 다리미는 옷에 닿으면 가열되어 열을 전도합니다.
온도계: 이 기기는 접촉하는 물체나 물질로부터 전도에 의해 열을 받거나 전달하기 때문에 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
나무 숟가락에 금속 숟가락: 나무숟가락은 열전도율이 낮고 쇠숟가락은 빨리 뜨거워집니다. 그래서 나무젓가락으로 음식을 섞어도 되지만 수프를 먹을 때는 쇠숟가락을 사용한다.

대류는 뜨거운 영역에서 차가운 영역으로 액체와 기체의 이동에 의해 생성되는 열 전달의 한 형태입니다. 유체가 가열되면 밀도가 낮아져 상승합니다.

구름이 형성되는 것은 대류 과정 덕분입니다. 지표면의 수증기와 뜨거운 공기는 상승한 다음 높은 곳에서 구름으로 응결됩니다. 이러한 유형의 대류는 외부 힘의 개입 없이 자연스럽거나 자유롭습니다.

반면에 강제 대류는 유체를 이동시키기 위해 힘이 가해질 때 발생합니다. 이것은 팬을 사용하여 방의 뜨거운 공기를 옮기거나 냄비의 내용물을 버너 위로 옮길 때 발생합니다.

가정용 난방 시스템: 난방 시스템과 접촉하는 공기가 가열된 다음 상승하여 찬 공기를 밀어내고 통풍을 유발합니다.
지구의 내부 열: 지구의 중심부는 뜨겁고 유동적이기 때문에 지진과 화산 폭발을 일으키는 대류가 발생합니다.
저장 탱크의 유체- 태양열 히터의 파이프에서 유체가 가열되고 밀도가 낮아져 열이 더 차가운 유체로 이동합니다.
대류 오븐: 팬에 의해 오븐 내부의 뜨거운 공기가 순환되어 음식이 고르게 구워집니다.
냄비에 끓는 물: 뜨거운 난로 위의 냄비에 물을 넣으면 바닥의 뜨거운 물이 위로 올라가서 찬물이 표면에서 강제로 이동합니다.
헤어 드라이어: 찬 공기가 건조기로 들어가 저항을 통과하여 가열되고 노즐을 통해 뜨거운 공기를 내보냅니다.
해류: 대양의 물은 대류에 의해 일정한 움직임을 유지하고 열대의 따뜻한 물은 극쪽으로 이동합니다.
열기구 또는 열기구: 공기를 가열하면 밀도가 낮아지고 풍선 직물 내부에 갇혀 뜨게 됩니다. 이러한 이유로 아래로 내려가기 위해 뜨거운 공기가 빠져나갈 수 있는 창이 열립니다.

복사는 물체 사이의 접촉 없이 열이 전달되는 것입니다. 이것은 우주를 여행하는 가시광선, 자외선, 적외선과 같은 전자기파를 통해 발생합니다. 열 복사가 발생하기 위해 재료의 존재가 필요하지 않습니다.

인체는 복사열에 의해 열을 방출하지만 온도차에 따라 열을 흡수하기도 합니다. 사실, 가장 잘 흡수하는 몸체도 좋은 방사체입니다. 예를 들어, 검은색 표면은 복사선을 더 잘 흡수하지만 흰색 표면보다 더 많이 방출합니다.

따라서 방출은 신체의 온도에 따라 달라지며, 온도가 높을수록 더 많은 열 방출이 발생합니다.

보온병의 작동은 내부에 열 복사를 집중시키는 것을 기반으로 합니다. 보온병은 전도나 대류에 의한 열 손실을 피하기 위해 그 사이에 공기가 없는 이중 유리벽으로 만들어집니다. 은색 내벽은 방사선을 흡수하지 않고 반사하므로 음료가 더 오래 뜨겁게 유지됩니다.

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