Vedenie, konvekcia a žiarenie: 3 typy prenosu tepla

Vedenie, konvekcia a žiarenie sú tri formy prenosu tepla. Teplo je energia, ktorá prechádza z jedného tela alebo systému do druhého.

K prenosu tepla dochádza iba vtedy, ak je medzi dvoma vecami teplotný rozdiel.

Pri vedení dochádza k prenosu tepla, keď je jedno telo alebo predmet v kontakte s druhým.

Konvekcia sa na druhej strane vytvára pohybom plynov alebo kvapalín pri rôznych teplotách.

Z časti je žiarenie prenosom tepla bez toho, aby boli telá v kontakte. Preto k tomu dochádza vyžarovaním energie elektromagnetickými vlnami.

Príkladom toho je hrniec s vriacou vodou: oheň ohrieva hrniec (žiarenie), kov hrnca ohrieva vodu (vedenie) a horúca voda v dôsledku tepla stúpa (konvekcia).

Šoférovanie	Konvekcia	Žiarenie
Definícia	Forma prenosu tepla kontaktom.	Forma prenosu tepla pohybom hmoty.	Forma prenosu tepla elektromagnetickými vlnami.
Smer prenosu	Od vysokej po nízku teplotu
Mechanizmus	Pohyb atómov v tele	Pohyb plynov a kvapalín teplotným rozdielom	Šírenie elektromagnetických vĺn vo vesmíre
Príklady	Rukoväť hliníkového hrnca na horiacom horáku	Domáce vykurovacie systémy	Slnečné teplo

Čo je vedenie tepla?

Vedenie je forma prenosu tepla, ku ktorej dochádza pri kontakte dvoch telies alebo pri prechode tepla z jednej strany toho istého telesa na druhé. Napríklad, ak ohrejeme jeden koniec železnej tyče, druhý koniec sa po chvíli zahreje, a to aj napriek tomu, že nie je v priamom kontakte so zdrojom tepla.

Mechanizmus prenosu tepla vedením je založený na pohybe atómov. Keď teplota stúpa, atómy sa pohybujú rýchlejšie a tlačia aj susedné atómy, čím na ne prenášajú teplo.

Schopnosť materiálov viesť teplo sa nazýva tepelná vodivosť. Napríklad vzduch má nízku vodivosť rovnako ako drevo.

Na druhej strane majú kovy, ako je hliník a železo, vysokú tepelnú vodivosť. Tieto materiály sú veľmi účinné pri vedení tepla, pretože majú voľné elektróny, ktoré rýchlejšie prenášajú energiu z horúcich oblastí do chladných oblastí tela.

Príklady vedenia tepla

• Liatinová panvica na horiacom horáku: teplo z horáka ohrieva panvicu, ktorá vedie teplo na zvyšok panvice a na obsah v nej.
• Roztopený ľad v ruke: ak dáme do ruky ľad, topí sa v dôsledku vedenia telesného tepla.
• Horúce nohy v piesku: v horúcom dni na pláži, ak prechádzame horúcim pieskom bosými nohami, po chvíli budeme mať pocit, že sme popálení vedením tepla piesku pri našich nohách.
• Horúca šálka kávy: Naliatím horúcej kávy (alebo iného horúceho nápoja) do šálky po čase pocítime teplo v našich rukách. Preto majú poháre rukoväť, aby sme ich mohli chytiť bez toho, aby sme sa popálili.
• Žehlenie oblečenia: Žehlička použitá na odstránenie vrások z odevu sa pri kontakte s odevom zahrieva a vedie teplo.
• Teplomer: Tento prístroj sa používa na meranie teploty, pretože prijíma alebo prenáša teplo vedením predmetu alebo látky, s ktorými je v kontakte.
• Kovová lyžička proti drevenej lyžici: drevená lyžica zle vedie teplo, zatiaľ čo kovová lyžica sa rýchlo zohrieva. Preto môžeme jedlo zmiešať s drevenou lyžicou, ale keď zjeme polievku, použijeme kovovú lyžicu.

Čo je to konvekcia tepla?

Konvekcia je forma prenosu tepla, ktorá sa vytvára pohybom tekutín a plynov z horúcich oblastí do chladných oblastí. Pri zahrievaní sa tekutina stáva menej hustou, čo spôsobuje jej stúpanie.

Vďaka konvekčnému procesu sa vytvárajú mraky: vodná para a horúci vzduch na povrchu Zeme stúpajú a potom kondenzujú ako oblaky vo výškach. Tento typ konvekcie je prirodzený alebo voľný, bez zásahu vonkajších síl.

Na druhej strane k nútenej konvekcii dochádza, keď na pôsobenie tekutiny pôsobí sila. To sa stane, keď pomocou ventilátorov prenášame horúci vzduch v miestnosti alebo keď presúvame obsah hrnca cez horák.

Príklady konvekcie tepla

• Domáce vykurovacie systémy: vzduch v kontakte s vykurovacím systémom sa ohrieva, potom stúpa a vytláča studený vzduch a spôsobuje prievan.
• Vnútorné teplo Zeme: Jadro Zeme je horúce a tekuté, a preto sa vytvárajú konvekčné prúdy, ktoré spôsobujú zemetrasenia a sopečné erupcie.
• Kvapalina v akumulačných nádržiach- V potrubiach solárneho ohrievača sa kvapalina zahrieva a stáva sa menej hustou, čím sa teplo prenáša na chladnejšie kvapaliny.
• Teplovzdušná rúra: Horúci vzduch vo vnútri rúry cirkuluje vďaka ventilátoru, vďaka ktorému sa jedlo pečie rovnomernejšie.
• Vriaca voda v hrnci: Keď dáme vodu do hrnca na horiaci sporák, horúca voda dole stúpne a vynúti pohyb studenej vody z povrchu.
• Fén: studený vzduch vstupuje do sušičky, ohrieva sa prechodom odporu a fúka horúci vzduch cez dýzu.
• Oceánske prúdy: vody oceánov sa konvekciou udržiavajú v neustálom pohybe, teplá voda trópov sa posúva smerom k pólom.
• Teplovzdušné balóny alebo teplovzdušné balóny: zahriatím vzduchu sa zníži jeho hustota, zachytí sa vo vnútri tkaniny balóna a spôsobí jeho plávanie. Z tohto dôvodu sa zostupuje otvorením okna, ktoré umožňuje únik horúceho vzduchu.

Čo je to tepelné žiarenie?

Žiarenie je prenos tepla bez kontaktu medzi objektmi. K tomu dochádza prostredníctvom elektromagnetických vĺn, ako sú viditeľné svetlo, ultrafialové a infračervené lúče, ktoré cestujú vesmírom. Na vznik tepelného žiarenia nie je nutná prítomnosť materiálu.

Telesá vyžarujú teplo žiarením, ale tiež ich absorbujú v závislosti od rozdielu teplôt. V skutočnosti sú orgány, ktoré absorbujú najlepšie, tiež dobrými žiaričmi. Napríklad čierny povrch lepšie absorbuje žiarenie, ale tiež emituje viac ako biely povrch.

Emisia teda závisí od teploty tela, čím vyššia je teplota, tým vyššia je emisia tepla.

Prevádzka termosky je založená na koncentrácii tepelného žiarenia vo vnútri. Termoska je postavená s dvojitou sklenenou stenou bez vzduchu medzi nimi, aby sa zabránilo stratám tepla vedením alebo prúdením. Strieborná vnútorná stena odráža žiarenie bez toho, aby ho absorbovala, takže nápoj zostane horúci dlhšie.

Príklady tepelného žiarenia

• Slnečné teplo: Zem prijíma teplo zo Slnka žiarením.
• Horúci piesok na pláži: v letný deň slnečné žiarenie ohrieva piesok.
• Žeravé uhlíky: keď sa blížime k ohňu alebo krbu, horiace uhlie vydáva sálavé teplo.
• Solárna pec: slnečné lúče dopadajú na povrch ohrievajúci vzduch.
• Infračervený teplomer: meria žiarenie tela v infračervenom rozsahu a predstavuje ho ako teplotu.
• Termálne kamery: termovízne kamery snímajú teplo tiel vyžarovaných žiarením.
• Solária: solária sú založené na emisii ultrafialových lúčov, ktoré podporujú opaľovanie pokožky. Jeho použitie je obmedzené predispozíciou k poškodeniu kože.

Tiež by vás mohlo zaujímať:

• Rozdiel medzi teplom a teplotou.
• Druhy energie