Lämmönsiirto vs termodynamiikka
Lämmönsiirto on aihe, josta keskustellaan termodynamiikassa. Termodynamiikan käsitteet ovat erittäin tärkeitä fysiikan ja mekaniikan tutkimuksessa kokonaisuudessaan. Termodynamiikkaa pidetään yhtenä fysiikan tärkeimmistä tutkimusaloista. Lämmönsiirron ja termodynamiikan käsitteiden asianmukainen ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voidaan menestyä aloilla, joilla näitä käsitteitä sovelletaan. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä lämmönsiirto ja termodynamiikka ovat, niiden määritelmiä ja sovelluksia, termodynamiikan ja lämmönsiirron yhtäläisyyksiä ja lopuksi termodynamiikan ja lämmönsiirron eroa.
Termodynamiikka
Termodynamiikka voidaan jakaa kahteen pääkenttään. Ensimmäinen on klassinen termodynamiikka ja toinen tilastollinen termodynamiikka. Klassista termodynamiikkaa pidetään”täydellisenä” tutkimusalana, mikä tarkoittaa, että klassisen termodynamiikan tutkimus on päättynyt. Tilastollinen termodynamiikka on kuitenkin edelleen kehittyvä ala, jolla on paljon avoimia ovia.
Klassinen termodynamiikka perustuu termodynamiikan neljään lakiin. Termodynamiikan nollasääntö kuvaa lämpötasapainoa, termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö perustuu energian säilymiseen, termodynamiikan toinen pääsääntö perustuu entropian käsitteeseen ja termodynamiikan kolmas pääsääntö perustuu Gibbsin vapaaseen energiaan. Tilastollinen termodynamiikka perustuu suurelta osin kvanttitasoon, ja mikroskooppisen tason liikettä ja mekaniikkaa tarkastellaan termodynamiikassa ja se käsittelee pääasiassa tilastoja.
Lämmönsiirto
Kun kaksi esinettä, joilla on lämpöenergiaa, altistetaan, niillä on taipumus siirtää energiaa lämmön muodossa. Lämmönsiirron käsitteen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä lämmön käsite. Lämpöenergia, joka tunnetaan myös nimellä lämpö, on järjestelmän sisäisen energian muoto. Lämpöenergia on syy järjestelmän lämpötilaan. Lämpöenergia syntyy järjestelmän molekyylien satunnaisista liikkeistä. Jokaisella järjestelmällä, jonka lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella, on positiivinen lämpöenergia. Atomit itsessään eivät sisällä lämpöenergiaa. Atomilla on kineettinen energia. Kun nämä atomit törmäävät toisiinsa ja järjestelmän seiniin, ne vapauttavat lämpöenergiaa fotoneina. Tällaisen järjestelmän lämmitys lisää järjestelmän lämpöenergiaa. Mitä korkeampi järjestelmän lämpöenergia, sitä suurempi on järjestelmän satunnaisuus.
Lämmönsiirto on lämmön siirtymistä paikasta toiseen. Kun kaksi järjestelmää, jotka ovat termisesti kosketuksissa, ovat eri lämpötiloissa, lämpöä korkeammassa lämpötilassa olevasta kohteesta virtaa kohden, jonka lämpötila on alhaisempi, kunnes lämpötilat ovat samat. Lämpötilagradientti on välttämätön spontaanille lämmönsiirrolle.
Lämmönsiirtonopeus mitataan watteina, kun taas lämmön määrä mitataan jouleina. Yksikköwatti määritellään jouleina aikayksikköä kohti.
Mitä eroa on lämmönsiirrolla ja termodynamiikalla?
• Termodynamiikka on laaja tutkimusala, kun taas lämmönsiirto on vain yksittäinen ilmiö.
• Lämmönsiirto on termodynamiikassa tutkittu ilmiö.
• Lämmönsiirto on kvantitatiivisesti mitattavissa oleva käsite, mutta termodynamiikka ei ole sellainen aihe.
