In parole semplici, il calore può essere spiegato dal funzionamento delle molecole e l'energia emessa crea calore, oppure l'energia emessa viene convertita in calore.
Ad esempio, quando una persona fa esercizio o qualsiasi altra attività, il suo corpo si riscalda e viene prodotto il sudore. Oppure durante la cottura, quando il cibo si riscalda o si riscalda, si tratta semplicemente del trasferimento di calore per conduzione o convezione.
La ragione dietro il trasferimento di calore è scientifica, potrebbe sembrare facile e cliché riscaldare il cibo, ma ha ragioni scientifiche dietro.
Il trasferimento di calore può essere diretto o indiretto, ci sono anche diversi materiali in cui il calore può essere trasferito e in alcuni non può essere trasferito, ad esempio, non tutti i tipi di plastica non possono sopportare il calore.
Punti chiave
- La conduzione comporta il trasferimento diretto di calore attraverso un materiale solido, mentre la convezione si basa sul movimento di fluidi o gas per il trasferimento di calore.
- La conduzione avviene più velocemente nei metalli rispetto ai non metalli, mentre la convezione è più efficiente nei liquidi e nei gas che nei solidi.
- Gli isolanti possono ridurre al minimo il trasferimento di calore attraverso la conduzione, mentre la riduzione al minimo della convezione richiede la riduzione del movimento del fluido o del gas.
Conduzione vs. Convezione
La differenza tra conduzione e convezione è che il calore viene trasferito direttamente in conduzione, mentre, in convezione, il calore viene trasferito attraverso il fluido. Entrambi portano all'emissione di calore, ma ci sono differenze nel metodo.
Tavola di comparazione
| Parametri di confronto | Conduzione | Convezione |
|---|---|---|
| Definizione | Trasferimento di calore tra due oggetti per contatto diretto. | Trasferimento di calore all'interno del fluido. |
| Stato della materia | Tinte Unite | Liquido o gassoso |
| Trasferimento di corrente elettrica | Permette | Non permette |
| Densità delle particelle | Alta densità | Bassa densità |
| Velocità di trasferimento del calore | Rallentare | Faster |
Cos'è la conduzione?
La conduzione è il processo di trasferimento di calore o corrente. La conduzione è il trasferimento di energia sotto forma di calore e corrente da un atomo all'altro attraverso il contatto diretto.
Il miglior trasferimento può avvenire allo stato solido perché gli atomi sono strettamente imballati, il che consente una velocità di trasferimento più rapida; la densità delle molecole influisce sulla velocità di trasferimento del calore, al contrario Liquidi e gas sono meno efficienti nel trasferimento del calore a causa della bassa densità delle molecole.
Esistono due tipi di conduzione: conduzione del calore e conduzione dell'elettricità.
Conduzione del calore: quando la temperatura aumenta nelle molecole, viene prodotta una vibrazione e questo provoca calore nelle molecole, quindi il trasferimento di calore viene causato all'interno delle molecole strettamente imballate.
La conduzione dell'elettricità avviene a causa del movimento di particelle cariche attraverso qualsiasi mezzo. Questo movimento di particelle cariche provoca una corrente trasportata da ioni o elettroni carichi.
Diversi fattori influenzano la conduzione: la differenza di temperatura, lunghezza, area della sezione trasversale e materiale.
La conduzione può essere calcolata attraverso la formula in teoria con diversi metodi, ad esempio, dalla legge di Ohm o di Fourier.
Che cos'è la convezione?
La convezione è il trasferimento di calore attraverso il movimento di massa delle molecole in qualsiasi fluido. Il trasferimento iniziale di calore tra l'oggetto e il fluido avviene a causa della conduzione, ma in seguito il movimento di massa nelle particelle fluide crea convezione.
Il processo di convezione comporta dilatazione termica. Quando un fluido viene riscaldato da sotto la superficie, lo strato inferiore di liquido viene riscaldato, che viene espanso termicamente. La densità della molecola è rispetto al liquido sulla superficie superiore.
Esistono due tipi di convezione: convezione naturale e convezione forzata.
Convezione naturale- Un tipo di convezione in cui una differenza di temperatura provoca una differenza di densità, dove la forza di galleggiamento gioca un ruolo importante. per esempio, i venti oceanici.
Convezione forzata- un tipo di convezione in cui le forze esterne inducono la convezione, ad esempio ventilatori, scaldabagni, geyser, ecc.
I fattori che influenzano la convezione sono; medio (liquido o gas), temperatura e una fonte che provoca calore. Una delle differenze tra conduzione e convezione è che la convezione non supporta la corrente elettrica.
La convezione naturale non può essere calcolata facilmente, ma la convezione forzata può essere calcolata teoricamente attraverso la formula data dalla legge del raffreddamento di Newton. La formula è:-
| P =dQ /dt =hA(T−T0) |
- P= dQ /dt- la velocità con cui il calore viene trasferito
- h - coefficiente di scambio termico per convezione
- A – superficie esposta
- T - la temperatura dell'oggetto immerso
- T0 – la temperatura del fluido che è sotto convezione
Principali differenze tra conduzione e convezione
- Il trasferimento di calore in conduzione è lento. D'altra parte, il trasferimento di calore in convezione è veloce.
- La conduzione supporta anche la conduzione elettrica, ma la convezione non supporta l'elettricità.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960106013247
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009000271
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