Lämmönvaihtoprosessit

Lämmönvaihtoprosessit, eli lämmönsiirtomekanismit, kuvaavat sitä, miten lämpöenergia siirtyy systeemin sisällä tai systeemien välillä. Kolme pääasiallista lämmönvaihtoprosessia ovat johtuminen, kuljetus ja säteily.

Johtuminen on lämmön siirtymistä aineessa suoraan hiukkasten törmäysten kautta, ilman että itse aineen hiukkaset merkittävästi liikkuvat pitkiä matkoja. Tämä on yleisin tapa lämmön siirtymisessä kiinteissä aineissa. Esimerkiksi metallin kuumentaminen toisesta päästä saa sen lämpenemään myös toisesta päästä johtumisen avulla.

Kuljetus, eli konvektio, on lämmön siirtymistä nesteiden tai kaasujen liikkeen mukana. Kun aine kuumenee, se yleensä laajenee ja muuttuu kevyemmäksi, jolloin se nousee ja kylmempi, tiiviimpi aine laskeutuu tilalle. Tämä synnyttää virtausta, joka siirtää lämpöä. Esimerkki tästä on veden lämpeneminen kattilassa liedellä.

Säteily on lämmön siirtymistä sähkömagneettisina aaltoina, jotka eivät tarvitse väliainetta. Aurinko lämmittää maapalloa säteilyn avulla. Kaikki kappaleet, joiden lämpötila on absoluuttisen nollapisteen yläpuolella, lähettävät lämpösäteilyä.

Näitä prosesseja hyödynnetään monissa teknologisissa sovelluksissa, kuten lämmönvaihtimissa, joita käytetään esimerkiksi rakennusten lämmityksessä ja jäähdytyksessä sekä teollisissa prosesseissa. Lämmönvaihtoprosessien ymmärtäminen on olennaista tehokkaiden ja energiatehokkaiden järjestelmien suunnittelussa.