W przypadku procesów niestacjonarnych duże znaczenie ma masa i pojemność cieplna układu, w którym odbywa się proces przenoszenia ciepła, ponieważ strumień ciepła może być pobierany na nagrzanie układu lub może być z niego wydzielany przy stygnięciu.
Ciepło jest jedną z form energii.
Wyróżnia się trzy zasadnicze mechanizmy przenoszenia ciepła, charakterystyczne dla środowiska, w którym zachodzą. Są to:
• Przewodzenie
• Konwekcja
• Promieniowanie
Przewodzenie
Zjawisko przewodzenia dotyczy wszystkich stanów skupienia. We wszystkich, bowiem ciałach w temperaturze powyżej zera bezwzględnego ( T>0°K = -273,16°C) występuje bezładny termiczny ruch drgający cząsteczek.
Przenoszenie ciepła odbywa się w skutek przekazywania energii tego ruchu (energii cieplnej)-z układu o temperaturze wyższej (szybszy ruch cząsteczek, a zatem wyższy stan energetyczny) do układu o temperaturze niższej.
Jest to bardzo charakterystyczny mechanizm dla ciał stałych, w których poszczególne makroskopowe cząstki nie zmieniają swego położenia, a energia cieplna jest przekazywana przez rozchodzenie się sprężystych drgań atomów w siatce krystalicznej.
Przewodzenie ciepła jest opisane przez prawo Fouriera. W układzie, w którym temperatura zmienia się tylko w jednym kierunku przyjmuje ono postać:
q=-X*dT/dx
q- gęstość strumienia cieplnego [W/m2]
X- współczynnik przewodzenia ciepła materiału [W/(m*K)] dT/dx- spadek temperatury w kierunku współrzędnej x [K/m]
Ilość ciepła przeniesiona w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do spadku temperatury mierzonego w kierunku ciepła i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody.
Konwekcja
Właściwością dominującą dla płynów (cieczy i gazów) jest możliwość swobodnej zmiany wzajemnego położenia poszczególnych cząsteczek ośrodka. Stąd przenoszenie energii cieplnej odbywa się głównie wskutek mieszania się płynu, a tylko w nieruchomych warstewkach (np. przy powierzchni ciała stałego)- przez przewodzenie.
Zjawisko przenoszenia ciepła przy ruchu płynu nosi nazwę konwekcji. W zależności od przyczyny wywołującej ruch wyróżnia się konwekcję naturalną lub konwekcję wymuszoną, tj. zachodzącą wskutek różnicy gęstości (podgrzewanie ośrodka) lub wymieszania (np. przez wiatr lub wentylator).
W przypadku obiektów budowlanych z konwekcją naturalną mamy do czynienia najczęściej wewnątrz pomieszczeń, natomiast z wymuszoną na zewnątrz budynku.
Konwekcyjną wymianę ciepła między powierzchnią przegrody a otoczeniem opisuje równanie Newtona:
qk=ak*(Ti-Ui) [W/m2]
gdzie:
qk- gęstość konwekcyjnego strumienia cieplnego [W/m2]
2