lämpövaikutuksia

Lämpövaikutukset ovat ilmiöitä, joissa lämmön vaikutuksesta järjestelmän tilassa, rakenteissa tai ominaisuuksissa tapahtuu muutoksia. Ne voivat olla fysikaalisia, kuten tilavuuden ja faasimuutosten sekä aineen ominaisuuksien muutokset lämpötilan vaikutuksesta, tai kemiallisia, kuten reaktioiden nopeuden ja tasapainon muutos. Yleisiä esimerkkejä ovat aineiden laajeneminen lämpötilan noustessa sekä nesteiden, kiinteiden aineiden ja kaasujen faasimuutokset, joiden lisäksi lämpö voi muuttaa sähköisiä ja mekaanisia ominaisuuksia.

Lämpö siirtyy kolmella perusmekanismilla: johtumalla, konvektiolla ja säteilyllä. Johtuminen tapahtuu kappaleen sisällä tai niiden välillä, konvektio liittyy nesteiden ja kaasujen liikuttamiseen lämpötilaerojen mukaan, ja säteily tarkoittaa lämpöenergian siirtymistä ilman välittäviä aineita. Lämpötilan kohoaminen yleensä saa aineen laajenemaan ja voi nopeuttaa kemiallisia reaktioita sekä muuttaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia, kuten jäykkyyttä ja lujuutta.

Faasimuutokset ja latentti lämpö ovat keskeisiä lämpövaikutuksissa. Esimerkiksi veden sulaminen ja kiehuminen sekä kiinteän aineen sulaminen riippuvat siitä, kuinka paljon lämpöä järjestelmään lisätään tai sieltä poistetaan. Lämpötilan muutos liittyy myös lämpökapasiteettiin ja lämpölaajenemiskertoimeen, jotka kertovat, kuinka paljon energiaa tarvitaan tai vapautuu sekä kuinka paljon aine laajenee.

Sovelluksissa lämpövaikutukset otetaan huomioon suunnittelussa ja käytännön toteutuksessa. Rakenteita eristetään ja jäähdytetään lämpötilavaihtelujen hallitsemiseksi; elektroniikassa vältetään ylikuumenemista jäähdytyksellä, ja kemiallisessa kuormituksessa reaktiotaikoja ymmärretään tarkasti. Mittauksissa käytetään suureita kuten lämpötila, lämpöenergia, lämpöjohtavuus, lämpökapasiteetti ja latentti lämpö.