Kā matērija pārnes siltumenerģiju?

Matērija pārnes siltumenerģiju vienā no trim veidiem: caur vadīšanu, konvekciju un starojumu. Saliekot kopā divus objektus ar atšķirīgu temperatūru, objekti centīsies sasniegt termisko līdzsvaru. Tas ir, siltums tiks pārnests no augstākās koncentrācijas uz zemāku koncentrāciju – no karsta uz aukstu. Citiem vārdiem sakot, karstāks objekts nodos siltumu vēsākam objektam, līdz abiem objektiem ir vienāda temperatūra. Kad objekti sasniegs līdzsvaru, tie mēdz tur palikt, ja vien nenotiks kaut kādas ārējas izmaiņas.

Molekulas objektā ar lielāku siltumenerģiju vibrē ātrāk nekā objektā ar zemu siltumenerģiju. Kustīgās molekulas pēc tam var sadurties ar citām molekulām, liekot tām pārvietoties, kad tiek pārnesta enerģija. Vadītspēja notiek, kad objekti pārnes siltumenerģiju, molekulām saduroties vienai pret otru. To var redzēt, kad metāla karoti iemērc karstā tējā. Tējas molekulas vibrē pret karotes molekulām, izraisot molekulu paātrināšanos un tādējādi liekot karotei uzkarst.

Vēl viens veids, kā pārvietot siltumenerģiju, ir konvekcija. Konvekcija ir saistīta ar siltuma pārnesi caur šķidrumu kustību. Ir divu veidu konvekcija: dabiskā un piespiedu konvekcija. Piespiedu konvekcija izmanto tādus objektus kā sūknis vai ventilators, lai pārvietotu šķidrumus un pārnestu siltumu. Piespiedu konvekcijas piemēri ir konvekcijas krāsnis un šķidruma siltuma radiatoru sistēmas.

Dabiskā konvekcija notiek, ja šķidrumam ir divas dažādas temperatūras, kas izraisa atšķirīgu blīvumu. Dabiskās konvekcijas piemērs ir ūdens uzsildīšana uz plīts. Siltums no plīts uzsilda ūdens dibenu, liekot molekulām ātrāk vibrēt. Kad molekulas vibrē, tās izplešas un zaudē blīvumu, izraisot siltākā ūdens paaugstināšanos un vēsākā ūdens nogrimšanu. Pēc tam vēsāks ūdens uzsils un pacelsies uz augšu. Apļveida strāvu, ko rada šis process, sauc par konvekcijas strāvu, un tā ir atbildīga par daudziem laikapstākļu aspektiem.

Pēdējā metode, ko pasaule izmanto siltumenerģijas pārnešanai, ir starojums. Ar starojumu objekti var pārnest siltumenerģiju caur vakuumu. Šis ir siltuma pārneses veids, ar kuru saule sasilda zemi. Šajā procesā siltumenerģija tiek pārnesta infrasarkano staru veidā. Lai gan siltumenerģiju var pārnest caur starojumu, mēs jūtam siltumu, kad infrasarkanie stari ietriecas objektā, piemēram, gaisā, un liek molekulām kustēties ātrāk, tādējādi uzkarstot.