วิทยาศาสตร์ความร้อนคืออะไร?

วิทยาศาสตร์ความร้อนเป็นสาขาหนึ่งของการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเกี่ยวข้องกับความร้อนและพลังงานโดยเฉพาะผ่านอุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อนวิทยาศาสตร์ความร้อนใช้ในการใช้งานจริงหลายอย่างเช่นระบบทำความร้อนการผลิตพลังงานและการทดลองเช่นกันวิทยาศาสตร์ความร้อนมักจะถือว่าเป็นสาขาวิศวกรรมเพราะในการใช้งานจริงมันถูกใช้บ่อยที่สุดโดยวิศวกรที่พยายามออกแบบระบบทำความร้อนและการผลิตพลังงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

วิทยาศาสตร์ความร้อนดูเป็นครั้งแรกที่อุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นสาขาของฟิสิกส์ที่รวมเอาตัวแปรหลายตัวและวิธีที่พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับความร้อนหรือพลังงานอุณหพลศาสตร์ตรวจสอบการทำงานร่วมกันของอุณหภูมิความดันและปริมาตรภายในระบบเพื่อสร้างความร้อนพลังงานหรือทั้งสองอย่างการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในการแสวงหาพลังงานและความร้อนเป็นจุดสนใจของอุณหพลศาสตร์ซึ่งหมายถึงผลผลิตที่มีพลังของอุปกรณ์เป็น“ การทำงาน” แรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวัตถุอุณหพลศาสตร์อยู่ภายใต้กฎหลายข้อเช่นเดียวกับสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่

กฎข้อแรกคือมันเป็นไปไม่ได้ที่จะสกัดพลังงานจากระบบมากกว่าอินพุตเนื่องจากพลังงานสามารถแปลงเป็นรูปแบบใหม่ไม่ได้สร้างหรือทำลายประการที่สองคือเครื่องทั้งหมดจะสูญเสียประสิทธิภาพระหว่างอินพุตและพลังงานเอาท์พุทในกระบวนการที่เรียกว่าเอนโทรปีซึ่งพลังงานหายไปจริงกฎเหล่านี้ควบคุมระบบการแปลงพลังงานจากเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำไปจนถึงเครื่องยนต์เบนซินและเป็นส่วนสำคัญของอุณหพลศาสตร์

วิทยาศาสตร์ความร้อนเป็นความพยายามที่จะสร้างสมดุลระหว่างการถ่ายเทความร้อนและกฎของอุณหพลศาสตร์ในความพยายามที่จะออกมาข้างหน้าเมื่อสร้างพลังงานวิทยาศาสตร์ความร้อนได้รวมสาขาวิชาวิทยาศาสตร์หลายแห่งซึ่งเกี่ยวข้องกับพลังงานในขณะที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทำงานร่วมกันเพื่อใช้พลังงานความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นวิทยาศาสตร์ความร้อนมองหาวิธีใหม่ในการสกัดความร้อนป้องกันพลังงานและใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

นักเรียนวิทยาศาสตร์ความร้อนมีความสนใจในการสำรวจโหมดทางเลือกของการรวบรวมพลังงานรวมถึงการเพิ่มความปลอดภัยของมนุษย์ให้สูงสุดเกี่ยวกับระบบการแปลงพลังงานเมื่อใช้วิทยาศาสตร์ความร้อนในการใช้งานจริงวิศวกรจะมองไปที่คุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนของวัตถุหรือระบบพลังงานรวมถึงการพยายามกำหนดความสมดุลของพลังงานโดยรวมภายในระบบคืออะไรนอกจากนี้วิศวกรมองไปที่หลักการของอุณหพลศาสตร์ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาทางเคมีและทางกายภาพนอกเหนือจากกฎหมายหลัก

เมื่อใช้ในทางทฤษฎีนักฟิสิกส์ที่ให้ความสำคัญกับวิทยาศาสตร์ความร้อนมีความสนใจในการสำรวจว่าการแปลงกระแสไฟฟ้าถูกปรับปรุงอย่างไรและระบบการแปลงพลังงานสามารถปรับปรุงได้อย่างไรการศึกษาวิทยาศาสตร์ความร้อนในระดับทฤษฎีได้นำไปสู่การแนะนำอุปกรณ์ประหยัดพลังงานจำนวนมากรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในทั้งสองกรณีวิทยาศาสตร์ความร้อนกำลังมองหาปฏิสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีและผลลัพธ์