Conducția căldurii

În teoria atomică, solidele, lichidele și gazele sunt alcătuite din particule mici numite "atomi". Temperatura unui material măsoară viteza cu care se mișcă atomii, iar căldura măsoară cantitatea totală de energie datorată vibrației atomilor.

Conducția poate avea loc atunci când o parte a unui material este încălzită. Atomii din această parte vibrează mai repede și este mai probabil să se lovească de vecinii lor. Coliziunile îi fac pe acești atomi să se miște și ei mai repede, transmițându-le energia termică. În acest fel, energia călătorește prin solid (mai degrabă ca modul în care energia trece de-a lungul unui set de domino care se rostogolește).

Imaginea atomică ajută, de asemenea, să explice de ce conducția este mai importantă în solide: în solide, atomii sunt apropiați și nu se pot deplasa. În lichide și gaze, particulele se pot deplasa unele pe lângă altele, astfel încât coliziunile sunt mai puțin frecvente.

Legea conducției termice, cunoscută și sub numele de legea lui Fourier, înseamnă că viteza de transfer de căldură în timp printr-un material este proporțională cu gradientul negativ al temperaturii și cu suprafața în unghiuri drepte față de acest gradient, prin care trece căldura:

∂ Q ∂ t = - k ∮ S ∇ T ⋅ d S {\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}}

unde:

Q este cantitatea de căldură transferată și

t este timpul necesar, iar

k este conductivitatea termică a materialului' și

S este suprafața prin care circulă căldura și

T este temperatura.

Conductivitatea termică variază de obicei cu temperatura, dar variația poate fi mică, pe o gamă semnificativă de temperaturi, pentru unele materiale comune.

• Transfer de căldură
• Convecție
• Radiație termică