Lämmön siirtyminen

2017-12-03T18:00:01+02:00

Olemme oppineet, että lämpötilaerot pyrkivät tasoittumaan lämmön siirtymisellä kuumemmasta systeemistä kylmempään. Joissain tapauksissa haluamme nopeuttaa lämmön siirtymistä, ja joskus taas haluamme, että lämpö ei siirtyisi minnekään. Esimerkiksi termospullo on rakennettu siten, että lämpö ei karkaa termospullon sisältä.

Käydään läpi, millä eri tavoin lämpö voi siirtyä.

Lämmön kuljettuminen

Lämmön siirtyessä kuljettumalla lämpö siirtyy jonkin väliaineen mukana. Väliaine voi olla jokin neste tai kaasu, usein vesi tai ilma.

Esimerkiksi maapallolla liikkuvien lämpömassojen siirtyminen on usein kuljettumista. Merivirtojen suurten vesimassojen mukana siirtyy huomattavia määriä lämpöenergiaa. Myös ilmavirrat kuljettavat energiaa mukanaan.
Myös kattilassa tapahtuu lämmön siirtymistä kuljettumalla. Kuuma vesi nousee ylöspäin ja viileä vesi painuu pohjalle kattilan reunoilla.

Lämmön johtuminen

Lämmön siirtyessä johtumalla lämpö siirtyy jonkin aineen sisällä. Aine itsessään ei liiku, vaan aineen rakenneosat välittävät lämpöenergiaa toisilleen.

Aineet, jotka johtavat lämpöä hyvin, ovat lämmönjohteita. Hyviä lämmönjohteita ovat esimerkiksi monet metallit. Siksi esimerkiksi padat ja kattilat on hyvä valmistaa metallista, jotta lämpö siirtyy tehokkaasti hellasta kattilaan.

Aineet, jotka johtavat lämpöä huonosti, ovat lämmöneristeitä. Hyviä lämmöneristeitä ovat esimerkiksi monet kaasut. Tästä syystä rakennusten ikkunoissa käytetään usempaa lasia, joiden väliin jää lämpöä eristäviä ilmakerroksia.

Metallinen, erityisesti hopeinen, kahvilusikka saattaa polttaa sormia, sillä metallit johtavat hyvin lämpöä.

Lämpösäteily

Miten Auringon lämpö siirtyy maapallolle, vaikka avaruudessa ei ole ainetta, jonka avulla lämpö voi siirtyä? Auringossa tapahtuu voimakkaita ydinreaktioita, jotka tuottavat valtavasti energiaa. Energia säteilee avaruuteen sähkömagneettisena säteilynä. Sähkömagneettisen säteilyn lajeja on monia, joista näkyvä valo ja lämpösäteily ovat eräitä.

Lämmön siirtyessä säteilemällä lämpö voi liikkua tyhjiössäkin. Kaikki kappaleet lähettävät silmille näkymätöntä lämpösäteilyä. Jos kappale on tarpeeksi kuuma, niin lämmön voi nähdä punaisena hehkuna.

Lämpösäteily on enimmäkseen infrapunasäteilyä. Infrapunasäteilyä käytetään hyväksi CD-levyjä lukevissa lasereissa, kaukosäätimien lähettimissä ja lämpökameroissa.

Lämpökamera havaitsee kohteen lähettämän lämpösäteilyn.

Lämpösäteilyn määrää voidaan estää erityisesti heijastavilla pinnoilla, jotka eivät päästä lämpösäteilyä lävitseen. Läpinäkyvät taasen päästävät lävitseen näkyvän valon lisäksi lämpösäteilyä.

Tummat pinnat lähettävät ja vastaanottavat lämpösäteilyä paremmin kuin vaaleat pinnat. Tästä syystä kuumalla kelillä kannattaa pukeutua vaaleasävyisiin vaatteisiin.

Kasvihuoneen läpinäkyvät pinnat päästävät lävitseen lämpösäteilyn. Lämpösäteily muuttuu kasvihuoneen pohjan ja ilman lämmöksi, eikä lämpö pääse karkaamaan kuljettumalla seinien ja katon läpi.

5. Lämmön siirtyminen

Lämmön siirtyminen