Conducția căldurii
Conducția de căldură (sau conducția termică) este mișcarea căldurii de la un obiect la un altul care are o temperatură diferită atunci când acestea se ating unul de celălalt. De exemplu, ne putem încălzi mâinile atingând sticle cu apă fierbinte. Când mâinile reci ating sticla de apă caldă, căldura trece de la obiectul mai cald (sticla de apă caldă) la cel mai rece (mâna). Oamenii fabrică obiecte cu conductivitate termică diferită, de exemplu, vase de gătit pentru a încălzi obiecte sau recipiente izolate pentru a menține calde lucrurile fierbinți sau reci lucrurile reci.
Alte modalități de transfer de căldură sunt prin radiație termică și/sau convecție. De obicei, mai multe dintre aceste procese au loc în același timp.
Dacă atingem o sticlă cu apă fierbinte, obținem căldură prin conducție.
Explicație microscopică
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 de conducție a căldurii
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.
Flux de căldură liniar
Pagini conexe
- Transfer de căldură
- Convecție
- Radiație termică
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este conducerea căldurii?
R: Conducția căldurii este transferul de căldură între două obiecte de temperaturi diferite atunci când acestea intră în contact unul cu celălalt.
Î: Poate avea loc conducția căldurii între obiecte de aceeași temperatură?
R: Nu, conducția de căldură are loc numai între obiecte care au temperaturi diferite.
Î: Care este un exemplu de conducție termică?
R: Un exemplu de conducție a căldurii este încălzirea mâinilor prin atingerea unei sticle cu apă fierbinte. Atunci când mâinile mai reci intră în contact cu sticla de apă mai fierbinte, căldura trece de la obiectul mai cald la cel mai rece.
Î: Care sunt unele materiale cu conductivitate termică diferită?
R: Articolele de gătit pot fi fabricate din materiale cu conductivitate termică diferită, precum și recipientele izolate pentru obiecte calde sau reci.
Î: Există și alte modalități în afară de conducție pentru transferul de căldură?
R: Da, căldura poate fi transferată și prin radiație și convecție.
Î: Toate procesele de transfer de căldură au loc separat?
R: Nu, de obicei, mai multe dintre aceste procese de transfer de căldură (conducție, radiație și convecție) au loc în același timp.
Î: Poate avea loc transferul de căldură în vid?
R: Da, transferul de căldură prin radiație poate avea loc în vid. Acesta este modul în care căldura Soarelui ajunge pe Pământ.
