3. Sposoby wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Przejmowanie i przenikanie ciepła.

Zjawisko przekazywania energii cieplnej przez ciało o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej nazywamy wymianą ciepła.

Rozróżniamy trzy zasadnicze rodzaje wymiany ciepła:

• Przewodzenie ciepła – przewodzenie ciepła w ciałach stałych polega na przenoszeniu energii przez swobodne elektrony oraz drgania atomów w siatce krystalicznej. W cieczach i gazach przewodzenie ciepła przenosi się głównie dzięki bezwładnym uderzeniom cząstek.

• Konwekcja – inaczej unoszenie ciepła występuje wtedy gdy poszczególne cząsteczki ciała, w którym przenosi się ciepło zmieniają swoje położenie. Wyróżniamy:

• konwekcję wymuszoną (kiedy ruch ten wywołany jest sztucznie przez wentylator lub pompę),

• konwekcja swobodna, naturalna (jeżeli przyczyną ruchów jest różnica gęstości spowodowana różnicą temperatur w ośrodku).

• Promieniowanie – promieniowanie ciepła polega na przenoszeniu energii przez kwanty promieniowania elektromagnetycznego o pewnej długości fali. Promieniowanie nie wymaga ośrodka materialnego (może rozchodzić się w próżni). Energia promieniowania przenosić się będzie z prędkością równą prędkości światła.

Przejmowanie ciepła

Wymiana ciepła między płynem a powierzchnią stykającego się z nim ciała stałego polega na dwóch zjawiskach: przewodzeniu i unoszeniu czyli konwekcji. Połączenie ich działania nazywamy przejmowaniem ciepła opisanym jako h lub α.

Przenikanie ciepła

Przenikanie ciepła jest to złożona wymiana ciepła pomiędzy dwoma płynami przedzielonymi materialną przegrodą. Na zjawisko przenikania składa się przejmowanie ciepła pomiędzy płynem a powierzchnią napływu, przewodzenie ciepła w warstwach materiału i przejmowanie ciepła od powierzchni odpływu do płynu.