Lämmönsiirto: Konvektio, johtuminen ja säteily

Philip ja Kim leikkivät ulkona lumessa mutta heitä alkoi palella vähän ajan jälkeen. He päättivät mennä takaisin sisälle lämmittelemään. Seistään lähempänä patteria! Siinä on hyvä tapa lämmitellä nopeasti: patteri on paljon kuumempi kuin Kim ja Philip. Tämän lämpötilaeron vuoksi lämpö patterista kulkee heidän kehoihinsa, jotka ovat kylmemmät.

Kutsumme tätä LÄMMÖNSIIRROKSI. Mutta miten lämpö siirtyy asioiden välillä? Patterissa on metallikuori, joka on täynnä kuumaa vettä tai höyryä. Kun kosket patterin ulkopuolta, se tuntuu kuumalta. Lämpö vedestä siirtyy metalliin, ja sitten käteesi suorassa kontaktissa.

Tätä kutsutaan LÄMMÖNJOHTAMISEKSI. Materiaalit, kuten metalli, johtavat lämpöä hyvin. Niitä kutsutaan JOHTEIKSI. Mutta en tunne mitään... Siksi koska sinulla on edelleen villaiset hanskat, Philip.

Villa ei siirrä lämpöä kauhean hyvin, sillä on alhainen johtokyky. Tällaisia materiaaleja kutsutaan ERISTEIKSI. Ilma on toinen esimerkki eristeestä, joten se ei johda lämpöä hyvin myöskään. Joten kuinka on mahdollista, että tunnet lämmön vaikka et edes koske patteria? Olet saattanut huomata, että kun asiat ovat todella kuumia, ne alkavat hohtamaan kuten tuli tai vastuslangat paahtimen sisällä.

Tämä hohde on näkyvä osa sähkömagneettisia aaltoja. Itse asiassa kaikki ympärillämme säteilee ja imee kyseisiä aaltoja, mutta normaalisti emme näe niitä, ellemme käytä esimerkiksi infrapunakameraa. Nämä sähkömagneettiset aallot kuljettavat lämpöä. Tätä kutsutaan LÄMPÖSÄTEILYKSI. Säteily, aivan kuten valo, ei tarvitse mitään ainetta - tai väliainetta - siirtyäkseen johonkin.

Se voi matkata jopa tyhjiön läpi! Siten Auringon lämpö pääsee Maahan, ja siten patterin lämpö lämmittää kätesi vaikka et koske sitä. Mutta jos pidät käsiäsi patterin päällä se tuntuu kuumemmalta kuin jos pidät niitä sivulla. Tämä johtuu siitä, miten ilma liikkuu patterin ympärillä. Ilma lähellä patteria lämpenee johtumisesta ja säteilystä.

Kuuma ilma on harvempaa ja kevyempää kuin kylmä ilma, joten se leijuu ylöspäin patterin yläpuolelle ylös kattoon asti. Siellä se jäähtyy hitaasti ja tulee painavammaksi ja sitten kylmä ilma vajoaa huoneen alaosaan. Patteri lämmittää sen jälleen ja se leijuu ylös uudestaan. Lämpö levittyy ympäri huonetta koska ilma liikkuu. Tämä tapa kuljettaa lämpöä on KONVEKTIO.

Lämpö liikkuu kaasujen virtauksen mukana, kuten ilma tai höyry, tai nesteet, esimerkiksi vedessä. On kolme tapaa siirtää lämpöä: - johtuminen - kun lämpö liikkuu suoran kontaktin kautta kappaleiden tai aineiden välillä, - säteily - kun lämpö liikkuu tilan läpi eri kappaleiden välillä, - ja konvektio - kun lämpö virtaa nesteissä tai kaasuissa. Kun tiedämme, miten lämpö liikkuu, se auttaa lämmittämään kätemme nopeammin. Keksitkö mitään muita esimerkkejä siitä miten voimme käyttää jokapäiväisessä elämässämme tietoa lämmönsiirrosta?