Il trasferimento di energia termica da una zona calda a una zona fredda è noto come flusso di calore. Ciò si verifica quando un determinato oggetto o materiale si trova a una temperatura diversa rispetto agli oggetti circostanti. Il principio alla base di questo processo implica il fatto che l’equilibrio termico deve avvenire tra gli oggetti, noto anche come seconda legge della termodinamica. In sostanza, quando esiste una differenza di temperatura tra i materiali, il flusso di calore può essere solo rallentato, non interrotto.
Il flusso di calore si basa fortemente sul concetto di conduzione. Fondamentalmente, il trasferimento dell’energia termica si basa sulla diffusione di elettroni liberi. Affinché il calore si sposti da un oggetto o materiale a un altro, gli atomi adiacenti vibrano l’uno contro l’altro. Ciò è causato dagli elettroni che si spostano da un atomo all’altro. In termini di liquidi, le molecole sono più distanti, motivo per cui l’energia termica viene trasferita a un ritmo più lento quando è presente questo stato della materia.
Anche la convezione è importante per il flusso di calore. Ciò si verifica quando un oggetto solido o una superficie si trova vicino a un gas o un liquido. La velocità di trasferimento termico aumenta man mano che il movimento si muove più velocemente. All’interno delle leggi della termodinamica esistono due diversi tipi di convezione: naturale e forzata. Le forze di galleggiamento dovute alle variazioni di densità del gas o del liquido si verificano naturalmente, mentre la convezione forzata è in risposta a un metodo artificiale come una pompa o un ventilatore.
Quando il calore viene trasferito dai materiali attraverso uno spazio vuoto, il concetto è noto come radiazione. Ciò si verifica per tutti gli oggetti sopra lo zero assoluto, anche quelli situati all’interno di un vuoto perfetto. Ad esempio, la radiazione del Sole viaggia attraverso il vuoto dello spazio prima di colpire la terra e altri pianeti.
Il principio generale della termodinamica e del flusso di calore è stato stabilito da Sir Isaac Newton. La legge del raffreddamento afferma che “il tasso di perdita di calore di un corpo è proporzionale alla differenza di temperatura tra il corpo e l’ambiente circostante, o ambiente”. Questo può essere osservato analizzando il cibo. Ad esempio, quando una torta viene rimossa dal forno e posta in una finestra fresca, il tasso di perdita di calore è determinato dalla temperatura dell’aria.
Un interessante effetto collaterale del flusso di calore può verificarsi quando il vapore cambia nella sua fase liquida. Conosciuto come condensazione, questo processo si basa sulla forma gassosa di un liquido che cambia. Questo si vede in natura sotto forma di nebbia o su un bicchiere fresco in una giornata calda.