Lämpönsiirtoprosessit

Lämpönsiirtoprosessit kuvaavat mekanismia, jolla lämpöenergia liikkuu kohteesta toiseen. Lämpö pyrkii aina siirtymään korkeammasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan. Kolme pääasiallista lämpönsiirtoprosessia ovat johtuminen, kuljetus ja säteily.

Johtuminen on lämmönsiirtoa, joka tapahtuu suorassa kontaktissa olevien hiukkasten välillä. Kun aineen osa lämpenee, sen hiukkaset alkavat värähdellä voimakkaammin ja törmäilevät ympäröiviin hiukkasiin, siirtäen siten energiaa. Tämä prosessi on tyypillinen kiinteissä aineissa, mutta tapahtuu myös nesteissä ja kaasuissa, vaikkakin hitaammin. Metalleissa johtuminen on tehokasta, kun taas eristeissä, kuten puussa tai muovissa, se on heikompaa.

Kuljetus, eli konvektio, on lämmönsiirtoa, joka tapahtuu nesteiden tai kaasujen liikkeen mukana. Kun neste tai kaasu lämpenee, se yleensä laajenee ja muuttuu vähemmän tiheäksi. Tämän seurauksena lämpimämpi aines nousee ja viileämpi aines laskeutuu, luoden kiertoliikkeen. Tämä luo tehokkaan tavan siirtää lämpöä suuria alueita pitkin, kuten veden lämmityksessä kattilassa tai ilman liikkeessä ilmakehässä.

Säteily on lämmönsiirtoa, joka ei vaadi väliainetta. Lämpöenergia siirtyy sähkömagneettisina aaltoina, kuten infrapunasäteilynä. Aurinko siirtää lämpöä Maahan säteilyn avulla. Kaikki lämpimät kappaleet säteilevät lämpöä, ja lämpimämmät kappaleet säteilevät enemmän energiaa. Tämä on tärkeä lämmönsiirtomekanismi avaruudessa ja myös arjen tilanteissa, kuten lähellä avotulta tai lämpöpatteria. Nämä kolme prosessia esiintyvät usein samanaikaisesti ja vaikuttavat toisiinsa eri sovelluksissa.