Lämmönsiirto
Wikipedia
Lämpö siirtyy aina korkeammasta matalampaan lämpötilaan eli lämpimästä kylmään lämpöopin lainalaisuuksien mukaan siten, että lämpötilaerot pyrkivät tasoittumaan.
Lämpö voi siirtyä kolmella eri mekanismillä, jotka ovat johtuminen, säteily ja kuljetus eli konvektio.
- Johtuminen eli konduktio on lämmön siirtymistä aineen sisällä. Lämpö voi siirtyä johtumalla myös aineesta toiseen, mikäli aineet ovat kosketuksissa toisiinsa. Teknisesti johtuminen kuvataan yleensä lineaarisena ilmiönä, jossa lämpövuo q [W/m²] kahden tason välillä on lämmönjohtavuuden k [W/m] ja tasojen välisen etäisyyden l [m] osamäärä. On tosin otettava huomioon, että lämmönjohtavuus on materiaalin lämpötilan funktio, ja oletus lineaarisuudesta on jossain määrin näennäinen.
- Säteilyllä tarkoitetaan fysiikassa hiukkasten tai energian siirtymistä säteilylähteestä ympäristöön tai kohteeseen. Pinnan säteilemä teho on riippuvainen pinnan säteilyominaisuuksista sekä pinnan absoluuttisen lämpötilan neljännestä potenssista.
- Konvektio eli kuljetus on lämmön siirtoa pinnasta kaasuun tai nesteeseen lämmön aiheuttamien tai pakotetun virtausten mukana. Ns. vapaa konvektio aiheutuu lämpötilaerosta, joka aiheuttaa tiheyseroja. Kuuma, harva aine kohoaa painovoimakentässä ylöspäin. Liikkeellepaneva voima on siis noste. Jäähtyessä aineen tiheys kasvaa, ja se alkaa laskeutua alaspäin. Niin kutsutussa pakotetussa konvektiossa kaasu tai neste saatetaan liikkeeseen esimerkiksi puhaltimen tai pumpun avulla, jolloin konvektiokerroin (lämmönsiirron tehokkuus pinnan ja kaasun/nesteen välillä) on huomattavasti korkeampi kuin vapaassa konvektiossa.
Yhtenä erikoistapauksena on nesteen tai kaasun olomuodon muutos kosketuksissa kiinteän aineen pintaan. Tällöin lämmönsiirto pinnan ja kaasun/nesteen välillä on erikoisen tehokas.
