Sadržaj
- Konvekcijski prijenos topline
- Primjeri konvekcije
- Advekcijski prijenos topline
- Primjeri advekcije
- Ostale vrste prijenosa topline
Ako ste ikada uzeli u ruke metalnu dršku posude koja se zagrijavala na vatri, bolno ste doživjeli prijenos topline. Postoje četiri načina na koja se toplina prenosi s jednog predmeta na drugi: provođenje, zračenje, konvekcija i advekcija. Toplina gotovo uvijek teče od predmeta s najvišom temperaturom do onog s najnižom temperaturom, mijenjajući njihovu unutarnju energiju tijekom procesa. Glavna razlika između konvekcije i advekcije je smjer razmjene.
Konvekcijski prijenos topline
Konvekcijski prijenos topline uključuje prijenos topline kroz kretanje čestica u mediju. Ovaj medij mora biti plin ili tekućina koja omogućuje kretanje. Konvekcija uvijek prenosi toplinu u vertikalnoj ravnini, a to je kretanje potaknuto promjenama gustoće medija i, prema tome, uzgonom. Zagrijane čestice se šire, smanjujući gustoću; te čestice tada postaju dinamičnije od okolnih čestica, zbog čega se dižu. Kako se dižu, toplina se prenosi na najhladnije dijelove koji se nalaze iznad njih.
Primjeri konvekcije
Konvekcijski prijenos topline nastaje kada se lonac vode zagrije. Molekule vode u blizini izvora topline se šire. Ovo širenje smanjuje njegovu gustoću i oni počinju rasti; to je ono zbog čega voda u loncu vrije. Atmosfera također pruža primjer prijenosa topline konvekcijom. Kada se zračni paket zagrije sunčevom energijom - prijenosom topline zračenja - zračni se paket širi smanjujući njegovu gustoću. To povećava njegovu uzgon i uzrokuje porast u atmosferu; to stvara nestabilnu atmosferu s vertikalnim protokom zraka.
Advekcijski prijenos topline
Prijenos topline advekcijom razlikuje se od prijenosa konvekcijom jer je kretanje topline ograničeno na vodoravnu ravninu. Ova vrsta prijenosa nije podstaknuta promjenama u gustoći, ali zahtijeva vanjsku silu, poput vjetra ili propuha, da istisne čestice u mediju. Kako se čestice kreću vodoravno u sustavima koji su vrući ili hladniji, toplina se prenosi.
Primjeri advekcije
Glavni primjer prijenosa topline advekcijom je pomicanje meteoroloških fronta. Te fronte predstavljaju mase hladnog ili vrućeg zraka koje se vjetrovi vodoravno pomiču po površini; kada ove zračne mase naiđu na najtopliji ili najhladniji zrak, toplina se izmjenjuje između sustava. Oceanske struje su još jedan primjer advekcijskog prijenosa topline. Umjesto vertikalno, struje pokreću toplu ili hladnu vodu u vodoravnim smjerovima; kako ove vode komuniciraju s vrućim ili hladnijim dijelovima vode, toplina se između njih izmjenjuje.
Ostale vrste prijenosa topline
Preostale vrste prijenosa topline su: provođenje i zračenje. Prijenosi provođenjem topline s jednog predmeta na drugi obavljaju se bez kretanja; toplina se prenosi s jedne molekule na drugu. Ova vrsta prijenosa topline javlja se samo u krutim tvarima; primjer je ručka vruće tave. Prijenos topline zračenjem uključuje prijenos topline elektromagnetskim valovima energije. Primjer zračenja je sunčeva svjetlost; kad valovi udaraju u druge čestice, oni počinju vibrirati ili se zagrijavati.