การถ่ายเทความร้อน โดย
ธรรมชาติจะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ
เล่นเดียวกับน้ำที่ไหลจากที่สูงไปยังที่ต่ำ วิธีการถ่ายเทความร้อน แบ่งออกเป็น 3
วิธีหลัก
ๆ คือ การนำความร้อน (Conduction) การพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสีความร้อน
(Thermal radiation) การนำความร้อน คือ
ปรากฏการณ์ที่พลังงานความร้อนถ่ายเทพลังงานโดยอาศัยการเคลื่อนที่ของมวลสารของของไหล
หรือก๊าซ ที่มีพลังงานบรรจุอยู่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง สำหรับการแผ่รังสีความร้อน
รังสีความร้อน คือ การถ่ายเทความร้อนโดยอาศัยสเปคตรัมการแผ่รังสี
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกมาจากพื้นผิวของวัตถุที่ถูกกระตุ้นทางความร้อน
รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ (ซึ่งรวมแสงที่ตามองเห็น คลื่นวิทยุและรังสีเอ็กซ์)
จะกระจายออกทุกทิศทุกทาง และเมือรังสีนี้ไปกระทบอีกวัตถุหนึ่ง
บางส่วนอาจสะท้อนกลับ บางส่วนอาจส่งผ่านทะลุไป และบางส่วนอาจถูกดูดกลืนไว้
ถ้ารังสีที่ตกกระทบคือ รังสีความร้อน
รังสีที่ถูกดูดกลื่นไว้จะปรากฏเป็นความร้อนภายในวัตถุที่ดูดกลื่นรังสีนั้นไว้
จากคำจำกัดความข้างต้น จะเห็นว่าการนำความร้อนและการพาความร้อนต้องมีตัวกลางในการส่งถ่ายพลังงาน
ขณะที่การแผ่รังสีความร้อนไม่จำเป็นต้องมี
และในความเป็นจริงหากมีสิ่งใดมากั้นกลางระหว่างวัตถุ 2 ชิ้นนั้นก็จะเป็นอุปสรรคต่อการแผ่รังสีของวัตถุทั้งสองนั้น
ตัวอย่างการแผ่รังสีความร้อนที่พบเห็นได้ง่ายต่อ
การแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ที่นำความอบอุ่นมาสู่โลก
โดยความร้อนของดวงอาทิตย์สามารถส่งผ่านมายังผิวโลกได้
โดยผ่านบริเวณที่ไม่มีอะไรเลยแม้แต่อากาศที่เรียกว่า ภาวะสุญญากาศ
เป็นระยะทางถึง 150
ล้านกิโลเมตร
(93 ล้านไมล์) อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง การถ่ายเทความร้อนมักไม่ปรากฏว่าเป็นวิธีใดวิธีหนึ่งโดยเฉพาะ
แต่จะเป็นรูปแบบผสมของวิธีดังกล่าวข้างต้นรวมกัน
เพียงแต่รูปแบบไหนจะสำคัญมากกว่าเป็นกรณี ๆ ไปเท่านั้น
การนำความร้อน
การนำความร้อนจริง ๆ แล้วเป็นกระบวนการ ซึ่งเกิดขึ้นบนชั้นอะตอมของ
อนุภาคพบว่าในโลหะ การนำความร้อนเป็นผลมาจากเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนอิสระ
(คล้ายการนำไฟฟ้า)
ในของเหลวและของแข็งที่มีสภาพนำความร้อนต่ำการสั่นของโมเลกุลข้างเคียงคิดว่าจะเป็นสาเหตุให้เกิดการนำความร้อนขึ้น
ส่วนก๊าซการนำความร้อนเกิดขึ้นผ่านการสั่นระหว่างโมเลกุล อย่างไรก็ตาม
ผลของการถ่ายเทความร้อนด้วยการนำที่เกิดขึ้นทั้งหมดอธิบายในลักษณะผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุทั้งระบบ
ไม่ได้เจาะลึกถึงระดับโมเลกุล ซึ่งจากการทดลองพบว่า
อัตราการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อนเป็นลัดส่วนตรงกับผลต่างของอุณหภูมิคร่อมผิววัตถุ
(ด้านอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ) และพื้นที่ผิวที่ความร้อนไหลผ่าน
(ตั้งฉากกับทิศทางการไหลของความร้อน) แต่จะเป็นลัดส่วนกลับกับความหนาของวัตถุนั้น
(ระยะทางที่ความร้อนถ่ายเท)
ขอบคุณและรูปภาพ
หนังสือ คู่มือ ฉนวนความร้อน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น