Lämmön siirtyminen

Lämpö voi siirtyä kolmella tavalla johtumalla, kulkeutumalla ja säteilemällä. Lämpö siirtyy johtumalla kiinteässä aineessa. Jos kuumentaa kolikkoa tulitikulla yhdestä kohdasta, alkaa kuumeneva metalli polttaa sormissa kolikon toisella reunallakin. Johtumisessa lämmön siirtyminen perustuu aineen rakenneosasten lämpöliikkeen kasvamiseen ja siirtymiseen rakenneosaselta toiselle. Kuuma metalliatomi värähdellessään tönii seuraavan atomin liikkeeseen.

Lämpö siirtyy kulkeutumalla nesteessä ja kaasussa. Tyypillinen esimerkki kulkeutumisesta on Golf-virran päiväntasaajalta mukanaan tuoman lämmön siirtyminen veden mukana pohjoiseen. Hiustenkuivaaja puhaltaa kuuman vastuksen ylitse ilmavirran, johon lämpö siirtyy kulkeutuakseen pidemmälle ympäristöön.

Säteilyssä lämmön siirtymiseen ei tarvita väliainetta, vaan lämpö etenee sähkömagneettisena aaltoliikkeenä, joka voi edetä tyhjiössäkin. Tämän ilmiön ansiosta auringon lämpösäteily etenee maapallolle. Yhdessä ilmakehämme maapallon lämpötilaa tasoittavan vaikutuksen ansiosta se mahdollistaa olemassaolomme. Lämpösäteily on sama kuin infrapunasäteily.

Olomuodot

Aineella voi tyypillisesti olla kolme olomuotoa: kiinteä, neste ja kaasu. Kiinteässä aineessa aineen rakenneosaset ovat tiukasti kiinni toisissaan. Esimerkiksi veden kiinteässä olomuodossa jäässä vesimolekyylit ovat kiinnittyneet vetysidosten muodostamaan verkkoon. Jos jäätä aletaan lämmittämään, alkavat vesimolekyylit värähdellä alkutilaansa kiivaammin. Lämpöliikkeen lisääntyessä molekyylien väliset vetysidokset alkavat katkeilla ja vesimolekyylit pääsevät liikkumaan vapaammin toisiinsa nähden. Nestemäisessä vedessä vesimolekyylien välillä on vielä vetysidoksia, mutta ne eivät enää estä osittaista molekyylien tai molekyyliryppäiden liikettä toistensa ohi. Jos nestettä lämmitetään lisää, lämpöliike lisääntyy ja molekyylit alkavat irrota toisistaan ja pystyvät kaasussa liikkumaan vapaasti toistensa ohi. Jos kaasua kuumennettaisiin lisää hyvin korkeaan lämpötilaan, päädyttäisiin neljäntenä olomuotona tunnettuun plasmaan.

Aineen rakenneosasten vapausasteen lisäämiseen, eli esimerkiksi veden kiinteän olomuodon jään sulamiseen nestemäiseksi vedeksi, tarvitaan energiaa. Vastaavasti, kun nestemäinen vesi jäähtyy ja vihdoin jähmettyy jääksi, vapautuu energiaa ympäristöön. Lämmitysjärjestelmissä voi pattereissa kiertää lämmintä vettä, josta vapautuu ympäristöön lämpöenergiaa huoneilman lämmittämiseen. Samalla vesi jäähtyy ja molekyylien liike hidastuu. Esimerkissä ei tapahdu vielä olomuodon muutosta, mutta jäähtyminen ja energian vapautuminen jatkuu, jos vettä ei aleta uudelleen lämmittämään vaikka öljyn polttamisessa vapautuvalla energialla.

Viimeksi muutettu: maanantai 9. huhtikuu 2018, 14.01