Soojusülekandel

Soojusülekandel on termilise energia ülekandumine keha vahel või keha ja ümbritseva keskkonna vahel temperatuurierinevuse tõttu. See nähtus on fundamentaalne soojusfüüsikas ja esineb nii looduslikes kui tehnilistes süsteemides. Soojusülekande peamised mehhanismid on juhtivus, konvektsioon ja kiirgus.

Juhtivus ehk termojuhtivus on energia edasiliikumine materjali sees, kui temperatuur on ühtlasemast kõrgemal ühes piirkonnas. Soojusvoog q on proportsionaalne temperatuurigradiendiga; Fourieri seadus kirjeldab seda kui q = -k ∇T, kus k on materjali soojusjuhtivus.

Konvektsioon on soojusülekanne vedelike või gaaside liikumise kaudu. Looduslik konvektsioon tekib tsirkulatsioonist, mida põhjustab soojemate piirkondade tõus ja jahtunute langemine; sunnitud konvektsioon kasutab ventilaatoreid või segajaid. Konvektsiooni mõju kirjeldatakse konvektsiooni koefitsiendiga h, mille abil soojusvoog leitakse Q = hAΔT.

Kiirgus on soojusülekanne elektromagnetiliste kiirte kaudu, mis ei vaja otsest kontakti materjaliga. Iga keha kiirgab ja emissiivsus määrab osaenergiast; kiirgus kasvab keha temperatuuri ja emissiivsuse suurenemisega. Stefan–Boltzmanni seadus kirjeldab suurima kui kehad kiirgavad Q ∝ εσA(T^4), kus ε on emissiivsus, σ on Stefan–Boltzmanni konstant.

Soojusülekande taustal arvestatakse süsteemide soojusvahetust mõõtva koefitsiendiga ning pindalaga, et hinnata kogukulukust ning energiatõhusust. Selle mõiste rakendused ulatuvad ehitusest ja tööstusprotsessidest elektriliste seadmete jahutamiseni ning hoonete isolatsiooni ja energiasäästuni.