soojusülekanne

Soojusülekanne on termilise energia ülekandum kahe piirkonna vahel, kus temperatuurid erinevad. See toimub kolmel peamisel viisil: juhtiv soojusülekanne (conduct delivering through a material), konvektsioon ja kiirgus. Iga teema hõlmab erinevaid füüsikalisi mehhanisme ja rakendusi.

Juhtiv soojusülekanne tekib materjalide sees või nende vahel molekulaarses interaktsioonis ning vabade elektronide liikumises, mis kannavad energiat edasi. Taandub temperatuurigradientile: soojusvoog suunatakse kõrgema temperatuuriga piirkonnast madalama poole. Fourieri seadus kirjeldab nähtust kui q = -k ∇T, kus q on soojusvoog, k on materjali soojusjuhtivus ja ∇T temperatuurigradient. Kõrge soojusjuhtivusega materjalid (nt metallit) juhivad soojust kiiresti, madala soojusjuhtivusega materjalid (nt õhk, isolatsioon) piiravad ülekannet.

Konvektsioon hõlmab soojuse ülekannet vedelike või Gaaside massiliikumise teel. Naturaalne konvektsioon tekib sooja vedeliku kergemaks muutumise tõttu ja tõmbub ülejäänud vedelikuga; sunnitud konvektsioon kaasab ventilaatori või muu jõu. See mehhanism on oluline näiteks kliimaseadmetes, radiaatorites ja maanteede külmetusvastases isolatsioonis.

Kiirgus on soojusülekanne elektromagnetlainete kaudu ning ei vaja ühendust ainetega; see toimub ka vacuumis. Kiirguse intensiivsust kirjeldab emissiivsus ja Stefan–Boltzmanni seadus, mille kohaselt kiirgusenergia sõltub keha temperatuurist neljakordist. Praktikas kasutavad insenerid kiirguslikku soojusülekandmist arvestades emissiivsust ja pindade suurusi.

Soojusülekanne on keskne mõiste ehituses, toidutööstuses ja tööstusdisainis, kus kujundatakse isolatsioon, baastermika ja energiatõhusus. Mõõtmiseks kasutatakse suuruseid nagu soojusjuhtivus (k), soojusvoog (q) ja soojusvahekord (h).