Värmeöverföring: Konvektion, konduktion, strålning

Philip och Kim lekte ute i snön, men de började frysa efter en stund. De bestämde sig för att gå tillbaka inomhus för att värma sig. Vi ställer oss framför elementet! Det där är ett bra sätt att värma sig snabbt – elementet är mycket varmare än Kim och Philip. På grund av den här temperaturskillnaden kommer värmen från elementet att föras över till deras kroppar, som är kallare.

Det kallas för VÄRMEÖVERFÖRING. Men hur förs värmen över mellan saker? Elementet har ett metallhölje som är fyllt med hett vatten eller ånga. När du tar på utsidan av elementet, känns det varmt. Värmen förs över från vattnet till metallen, och sedan till din hand genom direktkontakt.

Det här kallas TERMISK KONDUKTION. Material som metall överför värme väldigt bra. De kallas LEDARE. Men jag känner ju ingenting ... Det är för att du fortfarande har på dig tjocka yllevantar, Philip.

Ull för inte över värme särskilt bra – den har en låg ledningsförmåga. Sådana här material kallas ISOLATORER. Luft är ett annat exempel på en isolator, så den leder inte heller värme så bra. Så hur är det möjligt att du känner värme även om du inte rör elementet? Du kanske har märkt att när saker blir riktigt varma så börjar de glöda – som eld eller trådar inuti en brödrost.

Den här glöden är den synliga delen av elektromagnetiska vågor. Faktum är att allting omkring oss avger och absorberar sådana vågor, men vanligtvis kan vi inte se dem, om vi inte använder till exempel en infraröd kamera. Värme bärs av de här elektromagnetiska vågorna. Det kallas TERMISK STRÅLNING. Strålning, precis som ljus, behöver inte någon form av substans – eller medium – att färdas genom.

Den kan till och med färdas genom vakuum! Det är så värmen från solen når jorden, eller så värmen från elementet värmer dina händer även om du inte rör det. Men om du håller dina händer ovanför elementet kommer det att kännas varmare än om du håller dem vid sidan av. Det beror på hur luften rör sig runt elementet. Luften nära elementet värms upp av ledning och strålning.

Varmluft är mindre tät och lättare än kalluft, så den stiger uppåt –ovanför elementet och upp till taket. Där svalnar den sakta och blir tyngre och sedan sjunker kalluften ner till botten av rummet. Den värms upp av elementet och stiger upp igen. Värmen sprids runt i rummet eftersom luften rör sig. Det här sättet att överföra värme kallas TERMISK KONVEKTION.

Värme rör sig genom konvektion i gaser, som luft och ånga, eller vätskor, till exempel i vatten. Det finns tre sätt att överföra värme: konduktion – när värme färdas genom direktkontakt mellan föremål eller substanser, strålning - när värme färdas genom rymden mellan olika föremål, – och konvektion - när värme strömmar inuti vätskor och gaser. Att veta hur värme överförs hjälper oss att värma våra händer snabbt. Kan du komma på några andra exempel på hur vi kan använda kunskapen om värmeöverföring i vardagslivet?