انتقال گرما: سفر انرژی گرمایی
سه راه اصلی برای سفر گرما
گرما همیشه دوست دارد از مکان گرم به مکان سرد برود. این سفر معمولاً از یکی از این سه مسیر انجام می‌شود:
| نام روش | چگونه کار می‌کند؟ | یک مثال ملموس |
|---|---|---|
| رسانش
تماس مستقیم
|
گرما از طریق برخورد ذرات ریز (مولکول‌ها و اتم‌ها) در یک جسم یا بین دو جسم که با هم تماس دارند، منتقل می‌شود. | وقتی قاشق فلزی را در فنجان چای داغ می‌گذارید، دسته‌ی قاشق هم گرم می‌شود. |
| همرفت
جابجایی ماده
|
گرما توسط حرکت خود ماده (مثل هوا یا آب) که گرم شده و جابجا می‌شود، انتقال می‌یابد. | گرم شدن هوای اتاق توسط یک بخاری. هوای گرم نزدیک بخاری سبک‌تر شده و بالا می‌رود و هوای سرد جای آن را می‌گیرد. |
| تابش
امواج نامرئی
|
گرما به صورت امواج نامرئی انرژی (امواج مادون قرمز) منتقل می‌شود و حتی در خلا (فضای تهی) نیز جریان می‌یابد. | حرارتی که از خورشید به زمین میرسد یا گرمایی که از آتش احساس می‌کنید. |
انتقال گرما در خانه و طبیعت
حالا بیایید ببینیم این مفاهیم در دنیای اطراف ما چگونه دیده می‌شوند:
در خانه: وقتی شیر آب گرم را باز می‌کنید، گرما از آب به دست‌های شما از طریق رسانش منتقل می‌شود. شوفاژهای خانه نمونه‌ی خوبی برای همرفت هستند. هوای گرم از کنار شوفاژ بالا رفته و در اتاق گردش می‌کند. اگر کنار پنجره در یک روز آفتابی بایستید، گرمایی که روی پوست خود احساس می‌کنید، حاصل تابش خورشید است.
در طبیعت: بادها اغلب به دلیل پدیده‌ی همرفت به وجود می‌آیند. هوای روی خشکی در روز سریع‌تر از هوای روی دریا گرم می‌شود، بالا می‌رود و هوای خنک‌تر از سمت دریا به سمت ساحل می‌وزد. کوهنوردان حتی در هوای آفتابی و سرد، لباس گرم می‌پوشند زیرا هوای رقیق کوهستان نمی‌تواند گرمای بدن را به خوبی از طریق همرفت نگه دارد.
پرسش‌های مهم و اشتباهات رایج
خیر! چیزی به نام "سرما" منتقل نمی‌شود. آنچه اتفاق می‌افتد این است که گرما از جسم گرم‌تر (مثل دست شما) به جسم سردتر (مثل یک تکه یخ) منتقل می‌شود. در نتیجه شما احساس از دست دادن گرما می‌کنید که آن را "سرد شدن" می‌نامیم.
سطح لباس‌های تیره، تابش گرمایی بیشتری را جذب می‌کند، در حالی که لباس‌های روشن تابش بیشتری را بازمی‌تابانند. بنابراین وقتی زیر آفتاب هستید، لباس تیره انرژی گرمایی بیشتری را به سمت بدن شما جذب کرده و شما گرم‌تر احساس می‌کنید.
بله، اما فقط از طریق تابش. در فضا هیچ ماده‌ای (هوا یا چیز دیگر) وجود ندارد که رسانش یا همرفت را ممکن کند. به همین دلیل است که خورشید می‌تواند گرمای خود را از طریق تابش از خلأ فضا عبور داده و به زمین برساند.
پاورقی
۱ انتقال گرما (Heat Transfer)
۲ رسانش (Conduction)
۳ همرفت (Convection)
۴ تابش (Radiation)
۵ عایق (Insulator)
