Σε μοριακό επίπεδο πώς μεταφέρεται η μεταφορά θερμότητας από το καυτό αντικείμενο σε κρύο αντικείμενο;

Μεταφορά θερμότητας σε μοριακό επίπεδο:μια ιστορία δονήσεων και συγκρούσεων

Φανταστείτε δύο αντικείμενα, ένα ζεστό και ένα κρύο, έρχονται σε επαφή. Σε μικροσκοπικό επίπεδο, εδώ ξετυλίγεται η μεταφορά θερμότητας:

1. Εσωτερική ενέργεια και δονήσεις:

* Hot Object: Τα μόρια μέσα στο καυτό αντικείμενο βρίσκονται σε κατάσταση έντονης κίνησης. Δονείται, περιστρέφονται και μεταφράζονται σε υψηλότερες ταχύτητες, που διαθέτουν περισσότερη κινητική ενέργεια .

* κρύο αντικείμενο: Τα μόρια στο κρύο αντικείμενο έχουν λιγότερη κινητική ενέργεια και κινούνται πιο αργά.

2. Συγκρούσεις στη διεπαφή:

* Όταν τα δύο αντικείμενα αγγίζουν, τα μόρια τους στη διασύνδεση συγκρούονται. Αυτές οι συγκρούσεις δεν είναι απόλυτα ελαστικές, που σημαίνει ότι κάποια ενέργεια μεταφέρεται από τα θερμότερα μόρια στα ψυχρότερα.

* Τα θερμότερα μόρια μεταφέρουν μερικές από τις κινητικές τους ενέργειας στις πιο δροσερές κατά τη διάρκεια των συγκρούσεων. Αυτή η μεταφορά ενέργειας είναι αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως Θερμότητα .

3. Αυξημένη αύξηση της κίνησης και της θερμοκρασίας:

* Τα πιο δροσερά μόρια, έχοντας λάβει ενέργεια από τις συγκρούσεις, αρχίζουν να δονούν και να κινούνται γρηγορότερα. Η μέση κινητική τους ενέργεια αυξάνεται, η οποία μεταφράζεται σε αύξηση της θερμοκρασίας του κρύου αντικειμένου.

* Αντίθετα, το καυτό αντικείμενο χάνει κάποια ενέργεια και δροσίζει καθώς τα μόρια του επιβραδύνουν.

4. Αγωγιμότητα, μεταφορά και ακτινοβολία:

Ο τρόπος μεταφοράς θερμότητας (αγωγιμότητα, μεταφορά ή ακτινοβολία) εξαρτάται από τη φύση των αντικειμένων και το μέσο μεταξύ τους:

* Conduction: Μεταφορά θερμότητας μέσω άμεσης επαφής, όπου η ενέργεια περνάει από το ένα μόριο στο επόμενο μέσω συγκρούσεων. Αυτό είναι εμφανές σε στερεά.

* CONVECTION: Μεταφορά θερμότητας μέσω της κίνησης υγρών (υγρά ή αέρια). Το θερμότερο, λιγότερο πυκνό υγρό αυξάνεται, ενώ πιο δροσερό, πυκνότερο υγρό βυθίζεται, δημιουργώντας ένα μοτίβο κυκλοφορίας.

* Ακτινοβολία: Μεταφορά θερμότητας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί ένα μέσο και είναι πώς ο ήλιος θερμαίνει τη γη.

Στην ουσία, η μεταφορά θερμότητας είναι ένας μικροσκοπικός χορός μοριακών συγκρούσεων, όπου η ενέργεια μεταβιβάζεται από ταχύτερα κινούμενα μόρια σε πιο αργά. Αυτή η μεταφορά ενέργειας οδηγεί σε αλλαγή της θερμοκρασίας, φέρνοντας τελικά τα δύο αντικείμενα σε θερμική ισορροπία.

Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου τα δύο αντικείμενα φθάσουν στην ίδια θερμοκρασία, οπότε η μέση κινητική ενέργεια των μορίων τους γίνεται ίση. Στη συνέχεια, η καθαρή μεταφορά ενέργειας μεταξύ τους παύει.