Soojusülekanne vs termodünaamika
Soojusülekanne on termodünaamikas käsitletav teema. Füüsika ja kogu mehaanika uurimisel on termodünaamika mõisted väga olulised. Termodünaamikat peetakse füüsika üheks olulisemaks uurimisvaldkonnaks. Soojusülekande ja termodünaamika mõistete mõistmine on hädavajalik, et silma paista valdkondades, kus neid mõisteid rakendatakse. Selles artiklis arutleme, mis on soojusülekanne ja termodünaamika, nende määratlused ja rakendused, termodünaamika ja soojusülekande sarnasused ning lõpuks erinevus termodünaamika ja soojusülekande vahel.
Termodünaamika
Termodünaamikat saab jagada kaheks põhivaldkonnaks. Esimene neist on klassikaline termodünaamika ja teine on statistiline termodünaamika. Klassikalist termodünaamikat peetakse “terviklikuks” õppevaldkonnaks, mis tähendab, et klassikalise termodünaamika uurimine on lõppenud. Kuid statistiline termodünaamika on endiselt arenev valdkond, kus on palju avatud uksi.
Klassikaline termodünaamika põhineb neljal termodünaamika seadusel. Termodünaamika nullist seadus kirjeldab termilist tasakaalu, esimene termodünaamika seadus põhineb energia säilitamisel, teine termodünaamika seadus põhineb entroopia mõistel ja kolmas termodünaamika seadus põhineb Gibbsi vabal energial. Statistiline termodünaamika põhineb suuresti kvanttasandil ning mikroskoopilist taseme liikumist ja mehaanikat arvestatakse termodünaamikaga ning see käsitleb peamiselt statistikat.
Soojusülekanne
Kui kaks objekti, millel on soojusenergia, eksponeeritakse, kipuvad nad energiat soojuse kujul edasi kandma. Soojusülekande mõiste mõistmiseks tuleb kõigepealt mõista soojuse mõistet. Soojusenergia, mida nimetatakse ka soojuseks, on süsteemi siseenergia vorm. Soojusenergia on süsteemi temperatuuri põhjus. Soojusenergia tekib süsteemi molekulide juhuslike liikumiste tõttu. Igal süsteemil, mille temperatuur ületab absoluutset nulli, on positiivne soojusenergia. Aatomid ise ei sisalda soojusenergiat. Aatomitel on kineetilised energiad. Kui need aatomid põrkuvad üksteisega ja süsteemi seintega, eraldavad nad soojusenergiat footonitena. Sellise süsteemi kuumutamine suurendab süsteemi soojusenergiat. Mida suurem on süsteemi soojusenergia, seda suurem on süsteemi juhuslikkus.
Soojusülekanne on soojuse liikumine ühest kohast teise. Kui kaks termiliselt kokkupuutuvat süsteemi on erinevates temperatuurides, voolab kõrgemal temperatuuril olevast objektist tulev soojus madalama temperatuuriga objektile, kuni temperatuurid on võrdsed. Spontaanseks soojusülekandeks on vajalik temperatuuri gradient.
Soojusülekande kiirust mõõdetakse vattides, soojushulka aga džaulides. Vattühik on määratletud džaulidena ajaühikus.
Mis vahe on soojusülekandel ja termodünaamikal?
• Termodünaamika on suur uurimisvaldkond, kusjuures soojusülekanne on ainult üks nähtus.
• Soojusülekanne on termodünaamikas uuritud nähtus.
• Soojusülekanne on kvantitatiivselt mõõdetav mõiste, kuid termodünaamika pole selline teema.
