Soojusülekande mehhanismid

Soojus liigub soojemalt külmemale kolme tõeliselt erineva mehhanismi kaudu, ja nende eristamine teebki soojusülekande ülesande lahendatavaks, mitte lihtsalt hägusaks mõisteks "soojus voolab".

Juhtivus kannab soojust üle otsese kontakti kaudu, molekulilt molekulile, ilma materjali enda üldise liikumiseta — kuum panni käepide soojendab su kätt, sest metallis võnkuvad aatomid annavad oma energiat naabrilt naabrile edasi. Kui kiiresti see toimub, sõltub tohutult materjalist: metallid juhivad soojust palju kergemini kui puit või plast, ja just seepärast tundub metalllusikas puidust külmem, kuigi mõlemad on samal toatemperatuuril. Nende tegelikus temperatuuris ei erine miski; erineb see, kui kiiresti kumbki tõmbab soojust su märkimisväärselt soojemast käest ära, ja metall lihtsalt teeb seda kiiremini.

Konvektsioon kannab soojust üle vedeliku üldise liikumise kaudu — soojem, vähem tihe vedelik tõuseb ja selle asemele tuleb sissevoolav külmem vedelik, kandes soojusenergiat kaasa liikuva materjaliga endaga. Just seepärast vajab konvektsioon vedelikku, mis suudab voolata; see ei toimu jäikades tahketes ainetes, kus materjal ise ei saa ringelda. Radiaator soojendab tuba enamasti õhus konvektsioonivoolude tekitamisega, mitte peamiselt otsese kontakti kaudu kõigi toas viibijatega.

Kiirgus on kolmest erandlik: see kannab energiat elektromagnetlainete kaudu, mis ei vaja levimiseks üldse keskkonda, ja see on ainus kolmest mehhanismist, mis töötab läbi vaakumi. Just seepärast soojendab päikesevalgus Maad läbi 150 miljoni kilomeetri tühja ruumi ja just seepärast on kiirgus valdav soojuskao mehhanism mistahes soojalt kehalt isegi ümbritseva õhu puudumisel. Enamikus igapäevastes olukordades toimivad kõik kolm mehhanismi korraga ja tõelise soojusülekande ülesande lahendamine algab sellest, et tuvastada, milline neist domineerib.