Ledning, konveksjon og stråling

Ledning, konveksjon og stråling er de tre formene for varmeoverføring. Varme er energien som går fra en kropp eller et system til et annet.

Varmeoverføring skjer bare når det er en temperaturforskjell mellom to ting.

Under ledning skjer varmeoverføring når en kropp eller gjenstand er i kontakt med en annen.

Konveksjon produseres derimot ved bevegelse av gasser eller væsker ved forskjellige temperaturer.

For sin del er stråling en overføring av varme uten at kroppene er i kontakt. Derfor skjer dette gjennom utstråling av energi gjennom elektromagnetiske bølger.

Et eksempel som illustrerer dette vil være det med en gryte med kokende vann: ilden varmer gryten (stråling), metallet i gryten varmer vannet (ledning) og varmtvannet stiger på grunn av effekten av varme (konveksjon).

Hva er varmeledning?

Ledning er en form for varmeoverføring som oppstår når to legemer er i kontakt eller når varme går fra den ene siden av den samme kroppen til den andre. Hvis vi for eksempel varmer opp den ene enden av en jernstang, vil den andre enden varme seg opp etter en stund, til tross for at vi ikke er i direkte kontakt med varmekilden..

Mekanismen for varmeoverføring ved ledning er basert på atoms bevegelse. Når temperaturen stiger, beveger atomene seg raskere og skyver også nærliggende atomer, og overfører varme til dem..

Materialers evne til å lede varme er kjent som varmeledningsevne. For eksempel har luft lav ledningsevne akkurat som tre.

På den annen side har metaller, som aluminium og jern, høy varmeledningsevne. Disse materialene er veldig effektive i å lede varme, da de har gratis elektroner som overfører energi raskere fra varme områder til kalde områder av kroppen..

Eksempler på varmeledning

• Stekjernspanne på en brennende brenner: varme fra brenneren varmer opp pannen som leder varmen til resten av pannen og innholdet i den.
• Smeltet is i hånden: hvis vi legger en is i hånden, smelter den på grunn av ledning av kroppsvarme.
• Varme føtter i sanden: Hvis vi går gjennom den varme sanden med bare føtter på en varm dag på stranden, vil vi etter en stund føle at vi blir brent av ledningen av varmen fra sanden ved føttene.
• Kopp varm kaffe: ved å helle varm kaffe (eller annen varm drikke) i en kopp, vil vi over tid føle varmen i hendene. Derfor har koppene et håndtak slik at vi kan ta tak i det uten å brenne oss..
• Stryke klær: strykejernet som brukes til å fjerne rynker fra klær, varmes opp og leder varme når det kommer i kontakt med klær.
• Termometeret: Dette instrumentet brukes til å måle temperaturen fordi det mottar eller overfører varme ved ledning av gjenstanden eller stoffet den er i kontakt med.
• Metallskje mot treskje: en treskje leder dårlig varme mens metallskjeen varmes opp raskt. Derfor kan vi blande maten med treskjeen, men når vi spiser suppen bruker vi en metallskje.

Hva er varmekonveksjon?

Konveksjon er formen for varmeoverføring som produseres av flyting av væsker og gasser fra varme områder til kalde områder. Når en væske varmes opp, blir den mindre tett og får den til å stige.

Det er takket være konveksjonsprosessen at det dannes skyer: vanndamp og varm luft på jordoverflaten stiger og kondenseres deretter som skyer i høyden. Denne typen konveksjon er naturlig eller gratis, uten inngrep fra eksterne krefter.

På den annen side oppstår tvungen konveksjon når en kraft påføres for å flytte væsken. Dette er hva som skjer når vi bruker vifter til å flytte varm luft i et rom, eller når vi flytter innholdet i en gryte over brenneren.

Eksempler på varmekonveksjon

• Hjemmesystemer: luften i kontakt med et varmesystem varmes opp, stiger og fortrenger kald luft og forårsaker trekk.
• Jordens indre varme: Jordens kjerne er varm og flytende, og det er derfor det produseres konveksjonsstrømmer som forårsaker jordskjelv og vulkanutbrudd.
• Væsken i lagertankene- I rørene til en solvarmer varmes væsken opp og blir mindre tett, og flytter varmen til de kjøligere væskene.
• Varmluftsovn: den varme luften inne i ovnen sirkulerer takket være en vifte, som gjør at maten bakes jevnere.
• Kokende vann i en gryte: når vi legger vann i en gryte på en brennende komfyr, stiger det varme vannet fra bunnen og tvinger bevegelsen av det kalde vannet fra overflaten.
• Hårføner: kald luft kommer inn i tørketrommelen, varmes opp gjennom en motstand og blåser varm luft gjennom dysen.
• havstrømmer: havets vann holdes i konstant bevegelse ved konveksjon, det varme vannet i tropene beveger seg mot polene.
• Varmluftsballonger eller varmluftsballonger: ved å varme opp luften blir den mindre tett, den blir fanget inne i stoffet på ballongen og får den til å flyte. Derfor, for å gå ned, åpnes et vindu som lar varm luft slippe ut.

Hva er varmestråling?

Stråling er overføring av varme uten kontakt mellom gjenstander. Dette skjer gjennom elektromagnetiske bølger, som synlig lys, ultrafiolett og infrarødt, som beveger seg gjennom rommet. For at varmestråling skal forekomme, er ikke tilstedeværelse av materiale nødvendig.

Kropper avgir varme ved stråling, men de absorberer også varme, avhengig av temperaturforskjellen. Faktisk er kroppene som absorberer det beste også gode emittere. For eksempel absorberer en svart overflate stråling bedre, men de avgir også mer enn en hvit overflate.

Dermed avhenger utslippet av kroppens temperatur, jo høyere temperatur, jo større er utslipp av varme..

Driften av en termos er basert på å konsentrere varmestrålingen inni. En termos er bygget med en dobbel vegg av glass uten luft mellom dem, for å unngå varmetap ved ledning eller konveksjon. Sølv indre vegg reflekterer stråling uten å absorbere den, så drikken blir varm lenger.

Eksempler på termisk stråling

• Solens varme: Jorden mottar varme fra solen ved stråling.
• Varm sand på en strand: på en sommerdag varmer solstråling sanden.
• Glør av et bål: når vi nærmer oss et bål eller en peis, gir de brennende kullene strålevarme.
• Solovn: solstrålene treffer en overflate som varmer opp luften.
• Infrarødt termometer: måler strålingen til et legeme i det infrarøde området og representerer det som temperatur.
• Termiske kameraer: varmekameraer registrerer varmen fra legemer som sendes ut fra stråling.
• Solarium: solsenger er basert på utslipp av ultrafiolette stråler som fremmer soling av huden. Bruken er begrenset av disposisjon for hudskader.

Du kan også være interessert i å vite:

• Forskjellen mellom varme og temperatur.
• Typer energi