Γιατί η ενέργεια μεταφέρεται διαφορετικά σε στερεά από τα αέρια και τα υγρά;

Ο τρόπος με τον οποίο η ενέργεια μεταφέρεται σε στερεά διαφέρει σημαντικά από τα αέρια και τα υγρά λόγω της διακριτής φύσης των μοριακών δομών και των αλληλεπιδράσεων τους. Εδώ είναι μια κατανομή:

στερεά:

* Συσκευασμένα μόρια: Τα μόρια σε στερεά είναι σφιχτά συσκευασμένα μαζί με ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις, δημιουργώντας μια άκαμπτη δομή.

* δονήσεις: Η μεταφορά ενέργειας σε στερεά εμφανίζεται κυρίως μέσω δονήσεις . Τα μόρια σε ένα στερεό δονείται για τις σταθερές θέσεις τους. Όταν ένα μόριο δονείται, μεταφέρει ενέργεια στα γειτονικά μόρια του, προκαλώντας τους να δονείται επίσης. Αυτή η αλυσιδωτή αντίδραση διαδίδει την ενέργεια μέσω του στερεού.

* Conduction: Η θερμική ενέργεια μεταφέρεται μέσω Conduction σε στερεά. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια περνά από ένα μόριο σε άλλο μέσω άμεσης επαφής, χωρίς συνολική κίνηση των ίδιων των μορίων.

υγρά:

* λιγότερο σφιχτά συσκευασμένο: Τα υγρά έχουν μόρια που είναι πιο χαλαρά συσκευασμένα από τα στερεά, επιτρέποντας την κίνηση.

* Δονήσεις και συγκρούσεις: Η ενέργεια μεταφέρεται μέσω συνδυασμού δονήσεων και συγκρούσεις Μεταξύ των μορίων.

* αγωγιμότητα και μεταφορά: Τα υγρά μεταφέρονται θερμότητα μέσω αγωγιμότητα , παρόμοια με τα στερεά, αλλά και μέσω μεταφοράς . Η μεταφορά περιλαμβάνει την κίνηση του ίδιου του θερμαινόμενου υγρού, μεταφέροντας ενέργεια μαζί του.

αέρια:

* Πολύ χαλαρά συσκευασμένο: Τα αέρια έχουν μόρια που είναι πολύ μακριά με αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις.

* συγκρούσεις: Η μεταφορά ενέργειας σε αέρια εμφανίζεται κυρίως μέσω συγκρούσεων . Τα μόρια κινούνται τυχαία, συγκρούονται μεταξύ τους και μεταφέροντας ενέργεια κατά τη διάρκεια αυτών των συγκρούσεων.

* αγωγιμότητα και μεταφορά: Όπως τα υγρά, τα αέρια μπορούν επίσης να μεταφέρουν θερμότητα μέσω αγωγιμότητα και μεταφορά . Ωστόσο, η μεταφορά είναι ο κυρίαρχος τρόπος μεταφοράς θερμότητας σε αέρια.

Βασικές διαφορές:

* κυρίαρχη λειτουργία: Τα στερεά χρησιμοποιούν κυρίως δόνηση για μεταφορά ενέργειας, ενώ τα αέρια βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε συγκρούσεις . Τα υγρά παρουσιάζουν συνδυασμό και των δύο.

* ταχύτητα μεταφοράς: Η μεταφορά ενέργειας είναι γενικά ταχύτερη σε στερεά από ό, τι σε υγρά και ταχύτερη σε υγρά από ό, τι στα αέρια. Αυτό οφείλεται στην στενότερη εγγύτητα και τις ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις των μορίων σε στερεά.

* Κίνηση μορίων: Τα στερεά έχουν ελάχιστη μοριακή κίνηση, τα υγρά έχουν περιορισμένη κίνηση και τα αέρια έχουν σημαντική κίνηση.

Συνοπτικά:

Οι διαφορές στη μοριακή διάταξη, οι διαμοριακές δυνάμεις και η ελευθερία της κίνησης σε στερεά, υγρά και αέρια έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικούς μηχανισμούς μεταφοράς ενέργειας. Αυτό εξηγεί γιατί ένα ζεστό μεταλλικό τηγάνι διεξάγει γρήγορα θερμότητα στο χέρι σας, ενώ ένα μπαλόνι ζεστού αέρα βασίζεται στη μεταφορά για να μεταφέρει θερμότητα προς τα πάνω.