Lämpönsiirtotehtävien

Lämpönsiirtotehtävät viittaavat ongelmiin ja laskelmiin, jotka liittyvät lämmön siirtymiseen järjestelmien välillä. Tämä voi tapahtua kolmella päämekanismilla: johtuminen, konvektio ja säteily.

Johtuminen on lämmön siirtymistä suoraan aineen hiukkasten välisen kosketuksen kautta. Se on tyypillistä kiinteissä aineissa, mutta tapahtuu myös nesteissä ja kaasuissa. Esimerkiksi metallin kuumeneminen toisesta päästä, kun toinen pää on liekissä, on johtumista.

Konvektio puolestaan on lämmön siirtymistä nesteiden tai kaasujen liikkeen mukana. Kun neste tai kaasu kuumenee, se yleensä laajenee ja muuttuu kevyemmäksi, jolloin se nousee ylöspäin. Viileämpi, raskaampi aine syrjäyttää sen ja laskeutuu alas, luoden virtausliikkeen. Vesipata, jossa vesi kiertää lämmetessään, on konvektion esimerkki.

Säteily on lämmön siirtymistä sähkömagneettisten aaltojen avulla ilman väliainetta. Aurinko lämmittää maapalloa säteilyllä. Tuli säteilee lämpöä ympäristöönsä.

Lämpönsiirtotehtävissä pyritään usein laskemaan lämmönsiirtonopeutta tai lämpötilaeroja eri pisteissä ajan kuluessa. Näitä laskelmia käytetään laajasti insinööritieteissä, kuten rakennustekniikassa lämmöneristyksen suunnittelussa, koneenrakennuksessa lämmönvaihtimien suunnittelussa ja ilmastointijärjestelmien suunnittelussa. Myös luonnontieteissä, kuten meteorologiassa ja geologiassa, lämpönsiirtoperiaatteet ovat keskeisiä. Yksinkertaisimmillaan lämpönsiirtotehtävä voi olla esimerkiksi lämpötilan laskeminen seinän läpi.