Soojusülekanne

Soojusülekanne on soojuse levimine kõrgema temperatuuriga kehalt madalama temperatuuriga kehale. Niisugust energia kuumemast keskkonnast jahedamasse keskkonda edasikandumise protsessi nimetatakse ka soojusvahetuseks.^[1]

Soojusülekande vormid

Soojusülekanne toimub kolmel viisil: soojusjuhtivus, konvektsioon ja soojuskiirgus. Soojus levib enamasti korraga kõigis kolmes vormis.

Soojusjuhtivus

 Pikemalt artiklis Soojusjuhtivus

Soojusjuhtivuse korral kandub energia tahkistes edasi mikroskoopiliste aineosakeste vahetu kontakti teel, näiteks kristallivõre sõlmede kooskõlalise võnkumise tulemusena (osakesed ise edasi ei liigu) ja samuti vabade elektronide põrkumisega omavahel ja võresõlmedega; niisuguste põrkumistega seletub metallide hea soojusjuhtivus. Vedelikes ja gaasides kandub soojusliikumise energia edasi molekulide omavaheliste korrapäratute põrgetega (vt termiline energia).

Soojusjuhtivust kirjeldab soojusjuhtivuse seadus, mille kohaselt ajaühikus pinnaelement läbiv soojushulk^[2]

${\displaystyle \Delta q=-\lambda {\frac {{\text{d}}T}{{\text{d}}n}}\Delta S}$,

kus ${\displaystyle \lambda }$ on aine soojusjuhtivustegur ja ${\displaystyle {\frac {{\text{d}}T}{{\text{d}}n}}}$ on temperatuuri gradiendi projektsioon pinnaelemendi ${\displaystyle \Delta S}$ normaalile ${\displaystyle n}$.

Konvektsioon

 Pikemalt artiklis Konvektsioon

Konvektsioon on makroskoopiliste ainehulkade liikumisega kaasnev soojuse levimine vedelikus või gaasis.

Konvektiivse soojusülekande intensiivsust tahke ja vedela või gaasilise keskkonna eralduspinnal iseloomustab soojusülekandetegur, tähis ${\displaystyle \alpha }$ (ehitusfüüsikas ka h) ja ühik vatt ruutmeetri ja kelvini kohta (W/(m²·K)). Seega väljendab soojusülekandetegur soojusvoolu vattides (soojushulka sekundis, J/s = W), mis läbib 1 m² suurust eralduspinda keskkonnatemperatuuride 1 K erinevuse korral.^[3]

Soojustehnikas on kasutusel ka soojusläbikandetegur, tähis k ja mõõtühik nagu soojusülekandetegurilgi W/(m²·K). Soojusläbikande puhul siirdub soojus läbi piirdetarindi (seina) ühest keskkonnast teise soojusülekande ja soojusjuhtivuse teel. Näiteks kandub soojus kõrgema temperatuuriga õhult seina pinnale, läbib seina soojusjuhtivuse teel ja kandub seina pinnalt üle madalama temperatuuriga õhule.^[4]

Soojusläbikandeteguri tähenduses on kasutusel ka termin U-arv ja vastavalt teguri tähis U.

Soojuskiirgus

 Pikemalt artiklis Soojuskiirgus

Soojuskiirgus on pideva spektriga elektromagnetkiirgus, mida põhjustab soojusliikumine kiirgavas kehas. Soojuskiirgus oleneb keha temperatuurist ja optilistest omadustest, eriti kiirgamis- ja neelamisvõimest. Soojus levib infrapunakiirgusena peamiselt lainepikkuste vahemikus 0,4 µm kuni 800 µm.^[3]

Viited

1. "Leena Paap. Soojusvahetus" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 16. aprill 2021. Vaadatud 10. augustil 2020.
2. ENE 8. köide, 1995
3. "Andres Talvari. Soojusfüüsika alused" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 29. aprill 2016. Vaadatud 10. augustil 2020.
4. Arvo Ots. Soojustehnika aluskursus. TTÜ kirjastus, Tallinn, 2011