เรื่องนี้มีอยู่รอบตัวเราในสามรัฐของแข็งของเหลวและก๊าซ การเปลี่ยนสสารจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเรียกว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของสถานะซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสสารกับสภาพแวดล้อม ดังนั้นความร้อนคือการเปลี่ยนพลังงานจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่งเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิซึ่งเกิดขึ้นในสามวิธีที่แตกต่างกันคือการนำความร้อนและการแผ่รังสี
ผู้คนมักเข้าใจผิดรูปแบบการถ่ายเทความร้อนเหล่านี้ แต่พวกเขามีพื้นฐานมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพที่หลากหลายเพื่อถ่ายโอนพลังงาน เพื่อศึกษาความแตกต่างระหว่างการนำความร้อนและการแผ่รังสีมาดูบทความด้านล่าง
แผนภูมิเปรียบเทียบ
| พื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบ | การนำความร้อน | พา | การแผ่รังสี |
|---|---|---|---|
| ความหมาย | การนำคือกระบวนการที่การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นระหว่างวัตถุโดยการสัมผัสโดยตรง | การพาความร้อนหมายถึงรูปแบบของการถ่ายเทความร้อนซึ่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้นภายในของไหล | การแผ่รังสีหมายถึงกลไกที่ความร้อนถูกส่งโดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพระหว่างวัตถุ |
| แทน | ความร้อนเดินทางระหว่างวัตถุที่สัมผัสกันโดยตรง | ความร้อนไหลผ่านของไหลอย่างไร | ความร้อนไหลผ่านช่องว่างอย่างไร |
| สาเหตุ | เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ | เนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่น | เกิดขึ้นจากวัตถุทั้งหมดที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 เค |
| เกิดขึ้น | เกิดขึ้นในของแข็งผ่านการชนโมเลกุล | เกิดขึ้นในของเหลวโดยการไหลของสสารที่แท้จริง | เกิดขึ้นในระยะไกลและไม่ให้ความร้อนกับสารแทรกซึม |
| การถ่ายเทความร้อน | ใช้สารที่เป็นของแข็งอุ่น | ใช้สารตัวกลาง | ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า |
| ความเร็ว | ช้า | ช้า | รวดเร็ว |
| กฎการสะท้อนและการหักเห | ไม่ทำตาม | ไม่ทำตาม | ปฏิบัติตาม |
ความหมายของการนำ
สามารถเข้าใจการนำเป็นกระบวนการที่ช่วยให้การถ่ายโอนความร้อนโดยตรงผ่านเรื่องเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างส่วนที่อยู่ติดกันของวัตถุ มันเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิของโมเลกุลเพิ่มขึ้นในสารเพิ่มขึ้นส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง โมเลกุลนั้นชนกับโมเลกุลรอบตัวทำให้มันสั่นสะเทือนส่งผลให้มีการขนส่งพลังงานความร้อนไปยังส่วนที่อยู่ใกล้เคียงของวัตถุ
กล่าวง่ายๆว่าเมื่อใดก็ตามที่วัตถุสองชิ้นสัมผัสกันโดยตรงจะมีการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่ร้อนกว่าไปยังวัตถุที่เย็นกว่าซึ่งเกิดจากการนำความร้อน นอกจากนี้วัตถุที่อนุญาตให้ความร้อนเดินทางผ่านได้ง่ายเรียกว่าตัวนำ
คำจำกัดความของการพาความร้อน
ในวิทยาศาสตร์ Convection หมายถึงรูปแบบของการถ่ายเทความร้อนโดยการเคลื่อนที่ของสสารที่เกิดขึ้นในของเหลวเท่านั้น ของไหลทุกชนิดเป็นสารใด ๆ ที่โมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเช่นของเหลวและก๊าซ มันเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือแม้แต่แรง
แรงโน้มถ่วงมีบทบาทที่ยอดเยี่ยมในการพาความร้อนตามธรรมชาติเช่นเมื่อสารถูกทำให้ร้อนจากด้านล่างจะนำไปสู่การขยายตัวของส่วนที่ร้อนกว่า เนื่องจากการลอยตัวสารที่ร้อนจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่าและสารที่เย็นกว่าจะถูกแทนที่โดยการจมที่ด้านล่างเนื่องจากความหนาแน่นสูงซึ่งเมื่อได้รับความร้อนสูงขึ้นและกระบวนการยังคงดำเนินต่อไป ในการพาความร้อนทำให้โมเลกุลกระจายตัวและแยกออกจากกัน
เมื่อการพาความร้อนดำเนินการอย่างแรงสารจะถูกบังคับให้เลื่อนขึ้นโดยวิธีการทางกายภาพเช่นปั๊ม เช่นระบบทำความร้อนด้วยอากาศ
คำจำกัดความของรังสี
กลไกการถ่ายเทความร้อนที่ไม่ต้องการตัวกลางเรียกว่ารังสี มันหมายถึงการเคลื่อนที่ของความร้อนในคลื่นเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีโมเลกุลในการเคลื่อนที่ผ่าน วัตถุไม่จำเป็นต้องสัมผัสกันโดยตรงเพื่อส่งความร้อน เมื่อใดก็ตามที่คุณรู้สึกถึงความร้อนโดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุมันเป็นเพราะรังสี ยิ่งไปกว่านั้นสี, การวางแนวพื้นผิว, ฯลฯ เป็นคุณสมบัติพื้นผิวบางอย่างที่การแผ่รังสีขึ้นอยู่อย่างมาก
ในกระบวนการนี้พลังงานจะถูกส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่าเป็นพลังงานรังสี โดยทั่วไปวัตถุร้อนจะปล่อยพลังงานความร้อนไปยังสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า พลังงาน Radiant สามารถเดินทางในสุญญากาศจากแหล่งที่มาไปยังสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า ตัวอย่างที่ดีที่สุดของการแผ่รังสีคือพลังงานแสงอาทิตย์ที่เราได้รับจากดวงอาทิตย์แม้ว่ามันจะอยู่ห่างจากเราไปหลายไมล์
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการนำความร้อนและการแผ่รังสี
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการนำความร้อนและการแผ่รังสีอธิบายไว้ภายใต้:
- การนำคือกระบวนการที่ความร้อนถูกขนส่งระหว่างส่วนต่าง ๆ ของความต่อเนื่องผ่านการสัมผัสทางกายภาพโดยตรง การพาความร้อนเป็นหลักการที่ความร้อนนั้นถูกส่งผ่านโดยกระแสในของเหลวเช่นของเหลวหรือก๊าซ การแผ่รังสีเป็นกลไกการถ่ายเทความร้อนซึ่งมีการเปลี่ยนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
- การนำความร้อนแสดงให้เห็นว่าการถ่ายเทความร้อนระหว่างวัตถุในการสัมผัสโดยตรง แต่การพาความร้อนสะท้อนให้เห็นว่าความร้อนเดินทางผ่านของเหลวและก๊าซได้อย่างไร เมื่อเทียบกับเรื่องนี้การแผ่รังสีบ่งบอกว่าความร้อนเดินทางผ่านสถานที่ที่ไม่มีโมเลกุล
- การนำความร้อนเกิดขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิเช่นกระแสความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ การพาเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นเช่นความร้อนเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำไปยังพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูง ในทางตรงกันข้ามวัตถุทั้งหมดปล่อยความร้อนซึ่งมีอุณหภูมิมากกว่า 0 เค
- การนำมักจะเกิดขึ้นในของแข็งผ่านการชนกันของโมเลกุล การพาความร้อนเกิดขึ้นในของเหลวโดยการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในทิศทางเดียวกัน ในทางตรงกันข้ามการแผ่รังสีเกิดขึ้นผ่านสุญญากาศของอวกาศและไม่ทำให้ตัวกลางร้อน
- การถ่ายโอนความร้อนคือผ่านของแข็งของแข็งอุ่นในการนำในขณะที่การพาความร้อนพลังงานความร้อนจะถูกส่งผ่านทางสื่อกลาง การปันส่วนใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อถ่ายเทความร้อน
- ความเร็วของการนำและการนำความร้อนช้ากว่ารังสี
- การนำและการพาความร้อนไม่เป็นไปตามกฎการสะท้อนและการหักเหของแสงในขณะที่การแผ่รังสีเป็นไปตามเดียวกัน
ข้อสรุป
อุณหพลศาสตร์คือการศึกษาการถ่ายเทความร้อนและการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้อง การนำคืออะไร แต่การถ่ายเทความร้อนจากส่วนที่ร้อนไปยังที่ที่เย็นกว่า การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนโดยการเคลื่อนที่ขึ้นและลงของของเหลว การแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อความร้อนเดินทางผ่านอวกาศที่ว่างเปล่า
