Przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie cieplne

Kiedy spada temperatura ciała człowiek odczuwa chłód, który może być dla niego niebezpieczny. Dlatego też w większości stref klimatycznych potrzebne jest ogrzewanie mieszkań. Aż do XX wieku najpowszechniejszym sposobem ogrzewania domowych pokoi były piece kaflowe lub inne podobne w których spalane jest stałe paliwo jak koks czy węgiel. Dopiero w I połowie tamtego stulecia w państwach bardziej rozwiniętych rozpoczęto ogrzewanie mieszkań za pomocą gazu lub energii elektrycznej. Ciepło wytworzone przez piec gazowy lub energię elektryczną może być przekazywane do otoczenia za pomocą promieniowania, przewodnictwa lub konwekcji. Promieniowanie cieplne to podobnie jak światło czy fale radiowe rodzaj promieniowania elektromagnetycznego.Różni się od nich jedynie długością fali. Promieniowanie jest emitowane przez każde ciało, którego temperatura jest większa niż 0 bezwzględne. W zależności od tego jaka jest temperatura ciała może dominować promieniowanie o różnej długości fal.Najczęściej jest to podczerwień lub światło. Promieniowanie większości ciał jest do siebie zbliżone, to znaczy – podobny jest kształt widma (rozkład energetyczny wypromieniowywanych fal). Fizycy wprowadzili pojęcie ciała doskonale czarnego, którego emisja w danej temperaturze jest maksymalna. Promieniowanie ciała doskonale czarnego opisuje prawo Wiena, które mówi, że Ze wzrostem temperatury widmo promieniowania ciała doskonale czarnego przesuwa się w stronę fal krótszych, zgodnie ze wzorem:
λ = b/T

gdzie:
λ – dł. fali o max. mocy promieniowania mierzona w metrach
T – temperatura ciała doskonale czarnego w kelwinach
b- stała Wiena (2, 8977685 * 10 -3 ±  5,1x10-9 m*K

Zgodnie z tym wzorem ciała o powierzchni ciemnej I chropowatej pochłaniają promieniowanie cieplne dużo szybciej niz jasne i gladkie, ktore najczesciej odbijaja jego wieksza czesc.

Kolejnym sposobem przekazywania ciepla jst konwekcja. Jest to forma transportu energii, w ktorej cieplo przenoszone jest przez rychy czasteczek gazu lub cieczy. Powietrze ogrzane przez kaloryfer krazy po pokoju jako prad konwekcyjny. Ogrzane zwieksza swoja objetosc co wiaze sie ze spadkiem jego gstosci. Powoduje to, ze staje sie lzejsze od nieogrzanego powietrza I wznosi sie do gory. Powietrze chlodniejsze z racji tego ze jest ciezsze opada w dol I zajmuje miejse powietrza odrzanego w okolicach kaloryfera, gdzie wzrasta jego temperatura. Cieple powietrza powoli ochladza sie i oddaje energie otoczeniu. Przez to opada w dol I jest zastepowane przez to ktore znajdowalo sie w okolicah grzejnika. W tn sposob trwa nieprzerwana cyrkulacja powietrza wewnatrz ogrzewango pomieszczania.

Ostatnim sposobem przekazywania ciepła jest przewodnictwo. Zachodzi ono jedynie wtedy gdy ciała zjadają sie w bezpośrednim kontakcie. Następuje wtedy przepływ energii z ciała bardzie ogrzanego do tego, które jest mniej ogrzane. Można to wyrazić wzorem:
Przewodnictwo ciepła opisuje prawo wyrażone równaniem:
Q = -λgrad T,

gdzie:
Q - wektor gęstości strumienia cieplnego,
λ - współczynnik przewodzenia ciepła,
T – temperatura.