Энергию, которую получает или отдает система в результате теплообмена, называют теплотой. Теплота – это форма передачи энергии, которая происходит из-за разницы температур между телами или системами.
Тепло может передаваться тремя основными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Теплопроводность – это процесс передачи тепла через непосредственный контакт между частицами вещества. Энергия передается от более горячих частиц к более холодным через столкновения и вибрации. Пример: нагревание металлического стержня, один конец которого помещен в огонь.
Конвекция – это передача тепла в жидкостях и газах путем перемещения нагретых участков среды. В результате нагревания плотность жидкости или газа уменьшается, и нагретые участки поднимаются вверх, а более холодные – опускаются вниз. Пример: циркуляция воздуха в комнате при работе радиатора отопления.
Излучение – это передача тепловой энергии в виде электромагнитных волн, таких как инфракрасное излучение. Этот процесс не требует наличия вещества для переноса энергии. Пример: получение тепла от Солнца на Земле.
Количественно теплота измеряется в джоулях (Дж) в Международной системе единиц (СИ), хотя в различных контекстах могут использоваться и другие единицы, такие как калории (кал).
На практике теплообмен играет ключевую роль в множестве природных и технологических процессов. Например, он важен для понимания климатических изменений, работы двигателей внутреннего сгорания, проектирования систем отопления и охлаждения и многих других аспектов физики и инженерии.