Hvad er forbindelsen mellem stråling, konvektion og ledning?
Stråling, konvektion og ledning er tre forskellige måder, hvorpå varme kan overføres.Konvektion og ledning kræver stof for at overføre varme.Stråling overfører varme gennem rummet i form af energi, som bølger.Selvom disse tre metoder til varmeoverførsel involverer forskellige principper, kan de alle forstås baseret på varmenes fysik eller termisk energi.
Materiale består af partikler, der interagerer med hinanden for at overføre termisk energi.Når et materiale med en højere temperatur kommer i kontakt med et materiale med lavere temperatur, strømmer varme fra det varmere til det koldere materiale.Denne proces fortsætter, indtil de to materialer er ved den samme temperatur og har nået en tilstand af termisk ligevægt.
I ledning kommer et varmere stoffer i kontakt med et koldere stykke stof, og varme flyder fra det varmere til denkoldere region.Varmen udføres, fordi hurtigt bevægende partikler af den varmere stofoverførselsenergi til de koldere, langsommere bevægende molekyler i det koldere stof.Et materiales evne til at udføre varme afhænger af dets molekylære struktur og konsistens.F.eks. Er metaller bedre ledere af varme end træ, og faste stoffer er bedre ledere af varme end væsker.
Konvektion overfører varme baseret på et andet princip om partikelbevægelse.Når partikler har en stor mængde termisk energi, får denne energi dem til at bevæge sig hurtigere og sprede sig, hvilket gør materialet mindre tæt.Partikler i en koldere region har mindre energi og bevæger sig langsomt, hvilket fører til større densitet.I væsker og gasser resulterer dette princip i koldere regioner i materialet, der synker til bunden, mens varmere regioner stiger til toppen.
En strøm dannes ved cirkulation af væske eller gas i dette mønster.Dette kaldes en konvektionsstrøm.I atmosfæren dræner for eksempel kold luft, mens varm luft stiger, hvilket producerer cirkulation.
Den tredje metode til varmeoverførsel, stråling, kræver uanset og afhænger ikke af interaktionen mellem partikler.Et eksempel er solstråling.Varme fra solen når jorden på trods af at de rejser gennem rumvakuumet.I tilfælde af stråling findes termisk energi i form af bølger.Det er en type elektromagnetisk stråling, som synligt lys.
Atomer absorberer strålens energi gennem deres elektroner, der bruger energien til at bevæge sig til et højere niveau inden for atomet.Denne energi kan udsendes igen, når elektronet falder til sit oprindelige niveau.Temperaturen på et objekt i nærvær af stråling afhænger af, hvor meget energi den absorberer mod hvor meget det udsender, så et objekt, der absorberer mere energi, end det udsender, vil stige i temperaturen.