La generazione di calore è un processo che coinvolge il movimento delle particelle. In parole semplici, il calore può essere spiegato dal funzionamento delle molecole e l'energia emessa da esse crea calore o l'energia emessa viene convertita in calore.
Ad esempio, quando una persona fa esercizio o qualsiasi altra attività, il suo corpo si riscalda e viene prodotto sudore. Oppure durante la cottura quando il cibo si scalda o si scalda, è semplicemente il trasferimento di calore, per conduzione o convezione.
La ragione dietro il trasferimento di calore è scientifica, potrebbe sembrare facile e cliché scaldare il cibo ma ha ragioni scientifiche dietro. Le particelle invisibili o microscopiche si caricano e si crea energia che viene trasferita sotto forma di calore.
Il processo di trasferimento del calore può essere diretto o indiretto, ci sono anche diversi materiali in cui il calore può essere trasferito e in alcuni non può essere trasferito, ad esempio non tutti i tipi di plastica non possono sopportare il calore.
Conduzione vs Convezione
La differenza tra conduzione e convezione è che nella conduzione il calore viene trasferito direttamente mentre il calore per convezione viene trasferito attraverso il fluido. Entrambi portano all'emissione di calore ma ci sono differenze nel metodo.
Tabella di confronto tra conduzione e convezione
| Parametri di confronto | Conduzione | Convezione |
| Definizione | Trasferimento di calore tra due oggetti per contatto diretto. | Trasferimento di calore all'interno del fluido. |
| Stato della materia | Solido | Liquido o gas |
| Trasferimento di corrente elettrica | Consente | Non permette |
| Densità delle particelle | Alta densità | Bassa densità |
| Tasso di trasferimento del calore | Lento | Più veloce |
Cos'è la conduzione?
La conduzione è il processo di trasferimento di calore o corrente. La conduzione è il trasferimento di energia sotto forma di calore e corrente da un atomo all'altro attraverso il contatto diretto.
La conduzione può avvenire in tutti e tre gli stati della materia; solido, liquido e gas. Il miglior trasferimento può avvenire allo stato solido perché gli atomi sono strettamente imballati, il che consente una velocità di trasferimento più rapida di, la densità delle molecole influisce sulla velocità di trasferimento del calore, al contrario liquidi e gas sono meno efficienti nel trasferimento del calore a causa della bassa densità di molecole.
Ci sono due tipi di conduzione, quelli sono conduzione di calore e conduzione di elettricità.
Conduzione di calore: quando la temperatura viene aumentata nelle molecole viene prodotta una vibrazione e questo provoca calore nelle molecole e quindi il trasferimento di calore viene causato all'interno delle molecole strettamente impaccate. Ad esempio, quando un termoforo viene applicato sulla pelle, provoca calore anche nei muscoli.
Conduzione di elettricità- avviene a causa del movimento di particelle cariche attraverso qualsiasi mezzo. Questo movimento di particelle cariche provoca una corrente che viene trasportata da ioni o elettroni carichi. Ad esempio, quando la corrente passa attraverso i fili, i fili sono costituiti da metallo che è un buon conduttore di elettricità.
Ci sono diversi fattori che influenzano la conduzione, quei fattori sono; la differenza di temperatura, lunghezza, area della sezione trasversale e materiale. Ogni materiale ha una conduttività diversa ad esempio alluminio, bronzo, rame, acqua, ecc., avrà una conduttività diversa. I metalli hanno la maggiore conduttività.
La conduzione può essere calcolata tramite formule in teoria con diversi metodi, ad esempio dalla legge di Ohm o dalla legge di Fourier. La velocità di trasferimento del calore viene calcolata da queste formule quando viene data la conduttività del materiale. La conduzione non segue la legge della riflessione o della rifrazione
Cos'è la convezione?
La convezione è il processo di trasferimento del calore attraverso il movimento di massa delle molecole in qualsiasi fluido. Il trasferimento iniziale di calore tra l'oggetto e il fluido avviene per conduzione, ma successivamente il movimento di massa nelle particelle di fluido crea convezione.
Il processo di convezione comporta l'espansione termica cioè quando un fluido viene riscaldato da sotto la superficie si riscalda lo strato inferiore di liquido che si espande termicamente la densità della molecola è maggiore rispetto al liquido sulla superficie superiore. A causa della galleggiabilità, le particelle meno dense, il liquido più caldo si alza e il liquido più freddo lo sostituisce.
Ci sono due tipi di convezione, quelli sono; convezione naturale e convezione forzata.
Convezione naturale- Tipo di convezione in cui la differenza di temperatura provoca una differenza di densità, ovvero dove la forza di galleggiamento gioca un ruolo importante. per esempio, i venti oceanici.
Convezione forzata- un tipo di convezione in cui le forze esterne inducono la convezione, ad esempio ventilatori, scaldabagni, geyser, ecc.
I fattori che influenzano la convezione sono; mezzo (liquido o gas), temperatura, una sorgente che provoca calore. Una delle differenze tra conduzione e convezione è che la convezione non supporta la corrente elettrica.
Alcuni esempi di convezione sono; una brezza di terra (di notte), o di mare (di giorno), ventilatori utilizzati per rinfrescare l'ambiente, riscaldatori utilizzati per riscaldare l'acqua, o piroscafi, ecc.
La convezione naturale non può essere calcolata facilmente ma la convezione forzata può essere calcolata teoricamente tramite la formula data dalla legge del raffreddamento di Newton. La formula è:-
| P =dQ /dt =hA(T−T0) |
Principali differenze tra conduzione e convezione
Conclusione
Sia la conduzione che la convezione trasferiscono energia sotto forma di calore.
Entrambi possono essere naturali o prodotti artificialmente a seconda dei loro tipi.
La conduzione e la convezione funzionano in diversi stati della materia (solido, liquido e gas). La densità delle particelle influenza maggiormente la conduzione e la convezione.
