열 에너지는 온도가 높은 분으로부터 낮은 분에게 이동합니다. 열의 전해지는 방법 (이동)에는, 전도, 대류, 방사에 세개 원리가 있습니다. 실제의 상황에서는 이 세개의 원리가 짝 지어진 형으로 열의 전달이 행하여집니다.
[ 전도 전열(열전도) ] 금속막대의 첨단을 가열하면 점차로 열이 전해져 타끝(가장자리)까지 뜨거워집니다.
이렇게 열이 물질을 흘러 가는 것을 전도 전열(열전도)이라고 말합니다. 물질에 의해 열전도율은 다릅니다.금속류는 열의 양도체입니다. 기체는, 일반적으로, 저열전도체입니다. 따라서, 다공질의 물질은, 치밀질의 물질보다 열전도가 낮아져, 그것을 이용하고, 보온재료로서 이용당합니다. 따라서, 다공질의 물질은, 치밀질의 물질보다 열전도가 낮아져, 그것을 이용하고, 보온재료로서 이용당합니다.
전도 전열(열전도)은, 물체의 이동 없고 물질내에서 그 온도구배에 비례한 열류 다발(단위시간에 단위면적을 가로 지르는 에너지량)을 생기게 하는 현상이며, 푸리에의 법칙으로서 다음의 식으로 나타내집니다.
q = 열유속 W/m2
k = 열전도율 W / mK
dT = 온도 변화 K
dX = 위치 m
q =-k x dT / dX
[ 대류전열(열전달) ]
물이나 공기(액체나 기체)은, 아래에서 가열되면 따뜻해진 부분이 팽창해서 밀도가 낮아져 상승하고, 찬 동시의 부분이 하강합니다. 이 작용이 반복해 행하여져, 전체가 온도상승합니다.
이렇게 액체나 기체가 이동하는 것으로, 열을 전하는 방법을 대류라고 합니다.
대류전열(열전달)은, 온도차이에 비례한 열이동을 나타내는 것이며, 물질의 흐름이나 응축이나 증발, 농도의 변화 등 다른 물리현상을 수반한 열류 다발을 나타냅니다.
dq = 단위 시간에 단위 면적을 가로 질러 이동 한 열량 (W/m2)
h = 열전달 률
Tf = 유체의 온도
Ts = 고체 표면의 온도
dq = h (Tf - Ts)
[ 방사 전열(열방사) ]
태양열(전자파)이 직접 지상에 도달해 지구를 따뜻하게 하고 있게, 중간에 매체를 필요로 하지 않는 열의 전해지는 방법을 방사 전열(열방사)이라고 말합니다.
이 때 열은 전자파의 형으로 직접 물질에 흡수되어, 물질의 온도를 상승시킵니다.
(물질을 형성하는 원자상호의 진동을 활발하게 시킨다) 원적외선의 전열이 정말로 방사 전열(열방사)입니다.
중간매체에 기체가 존재할 경우, 그것이 질소(N2)이나 산소(O2)의 경우는, 원적외선은 흡수되지 않습니다만, 탄산 가스(CO2)이나 수증기(H2O)과 같은 극성을 가진 기체에는 흡수됩니다.
열방사는 플랑크의 법칙을 따라서 고체표면에서 전자파로서 꺼내지는 에너지로, 그 에너지의 교환은 키르히호프(Kirchhoff)의 법칙 등을 따릅니다.
온도에 영향을 미치는 주된 것으로서 흑체의 방사에너지가 물체의 온도 4승에 비례한다고 하는 스테판 볼쯔만의 법칙이 있습니다.
