当热能通过散热从一个系统传递到另一个系统时，这种现象称为热传递。

这可以通过三种方式实现——传导、对流和辐射。

传导(conduction) vs. 对流(convection)

传导、对流和辐射之间的区别在于如何将热量从动能较高的区域转移到动能较低的区域。在传导中，这是通过两个物体之间的直接物理接触来实现的。另一方面，当热量通过分子运动传递时，就会发生对流。辐射不像其他方法那样需要两个物体之间的物理接触。

传导、对流和辐射对比表（表格形式）

什么是传导(conduction)？

两个物体之间通过直接接触进行传热的过程称为传导。

当一个物体的分子吸收热能时，它们开始快速移动，同时，它们与相邻物体接触，并发生能量转移。

传导是一个非常常见的过程。触摸热容器的简单动作会导致传导，热量从容器传递到手上。

要发生传导，必须记住一些因素。

第一个是温度梯度，它描述了热量的流动方向和传递速率。从热源到冷源（或缺乏热能的热源）的传导过程一直持续到两个物体达到热平衡状态。

另一个重要因素是所涉及对象的大小。较大的物体需要更多的热量来加热，但同时，它们的热量损失更快。这是因为它们的表面积越大，接触到的空气就越多。还必须考虑物体的物理特性。

如果你做饭时用木勺，你会注意到勺不会变热。这是因为木头是不良导体。

但是，如果你用金属勺，热量会很快传递到它身上，因为金属是良导体。不良导体也称为绝缘体。它们阻止能量从源头流出。

例如，北极熊之所以能够在北极地区生存，是因为它们的皮毛起到了绝缘体的作用，将热量捕捉在体内。

什么是对流(convection)？

当加热流体离开热源而产生质量运动时，它携带能量。这也是热传递的一种形式，叫做对流。

这一过程的发生是因为热量降低了空气和水等流体的密度。密度损失导致流体上升，从而产生可以传递能量的对流。

当流体的加热层上升时，仍然保持其密度的较冷层朝热源下降，直到加热并开始上升。

对流有两种：自发对流和强迫对流。在前者中，对流是由于浮力而自然发生的。温度的差异导致密度的差异。

例如，当来自太阳的热量使地球变暖时，海洋吸收了大部分的能量，但与陆地相比，它需要更多的时间变得温暖。

因此，陆地上方的空气密度损失更快，导致在沿海地区形成低压区。但是海面上的区域有更高的压力，这使得空气从高压区域流向低压区域，即从海洋流向陆地。

这就是为什么海面附近的风一般比较强。强制对流是使用外部源（如风扇或间歇泉）引起的。它与牛顿冷却定律有关，其方程式如下：

P=dQ/dt=hA（T-T）

这里P=dQ/dt是传热速率。h是对流换热系数。A是暴露在外的材料的表面积。

T是指物体在流体中的温度，T是指经过对流过程的流体的温度。

什么是辐射(radiation)？

与传导和对流都需要两个物体之间的实际物理接触不同，辐射是一种即使物体不接触或在空间中分离也会发生的热传递。

宇宙中的一切事物都是由原子组成的，这些原子共同形成分子。原子和分子的旋转和振动确保所有物质继续通过电磁辐射发射能量。

高原子能级的高能电子下降到能量较低的能级。沿途损失的任何能量都会以电磁辐射的形式释放出来。

当能量被原子吸收时，它的电子会上升到更高的能级。因此，当吸收能量的速率与释放能量的速率相平衡时，物质的温度就不会改变。

如果前者大于后者，温度会升高，如果前者低于后者，温度也会降低。

通过辐射传热的一个常见例子是太阳。它不与任何其他行星接触，也不存在传热的物理介质。

然而，我们能够感受到它的温暖，因为它发出的电磁辐射使它的光线能够到达地球。

传导、对流和辐射的主要区别

1. 传导是通过直接物理接触在两个物体之间传递热量的过程。
2. 在对流中，热由液体或气体等流体介质传递。
3. 热通过电磁波的转变称为辐射。
4. 热从高温区域传到低温区域是传导的原因。
5. 热量从低密度区域移动到高密度区域引起对流。
6. 辐射的产生是因为组成物体的原子和分子的旋转和振动运动使能量不断传递。

结论

传导、对流和辐射是热力学研究中的重要概念。

简单地说，从热物体或热区域到该区域的冷物体的热是传导的。

通过流体流动传递的热量是对流，通过电磁波传递的热量没有任何介质是辐射。

参考文献

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0142727X94000144
2. https://a**edigitalcollection.a**e.org/heattransfer/article-abstract/85/4/318/414710