Tanto na condução quanto na convecção, a matéria aquecida se move de uma área para outra ou a energia térmica flui dentro de um material.
A física descreve a transferência de calor ou o movimento da energia térmica de três maneiras. São eles: condução, convecção e radiação.
Temperatura mais alta denota energia cinética mais alta
Quando há diferença de temperatura dentro de uma peça de material, o calor da peça que está com temperatura alta fluirá para a peça com temperatura mais baixa. Isso é conhecido como teoria geral de condução da transferência de calor. Temperatura mais alta denota energia cinética mais alta - os átomos na parte do material que é mais quente se movem mais rápido. Esses átomos que se movem rapidamente irão colidir naturalmente com os que se movem lentamente na parte do material que é mais fria. O resultado é que os átomos que se movem rapidamente perdem energia e os que se movem lentamente ganham energia. Todo esse processo de transferência de energia é uma transferência de calor por condução.
A descrição matemática desse fenômeno foi formulada pelo físico francês Joseph Fourier e a equação é chamada de Lei de Fourier. Esta equação afirma que a taxa de transferência de calor pode ser determinada dado o perfil de temperatura do material e sua condutividade térmica. O perfil de temperatura refere-se à diferença de temperaturas. A condutividade térmica, por outro lado, é amplamente baseada no tipo de material usado e em suas propriedades físicas. Alguns materiais, como fios de cobre, permitem que o calor flua de maneira fácil e rápida e, portanto, são bons condutores térmicos. Os isoladores térmicos referem - se a materiais que têm a característica oposta e os exemplos são a fibra de vidro ou borracha. As dimensões físicas afetam diretamente a condutividade térmica. A transferência de energia naturalmente demorará mais em materiais grandes ou de formato irregular em comparação com materiaispequenos, aerodinâmicos ou de formato simétrico.
Todo esse processo de transferência de energia é uma transferência de calor por condução.
Enquanto a condução lida com a energia cinética dos átomos e serve como uma descrição geral da transferência de calor, a convecção é sobre o movimento do calor e da matéria de uma área de alta temperatura para uma área de baixa temperatura. A transferência de calor por convecção envolve as propriedades de pressão e densidade. Quando uma substância é aquecida, geralmente torna-se menos densa e, em termos de gases e líquidos, isso afeta sua flutuabilidade. Uma panela de água fervente é um exemplo simples de transferência de calor por convecção. A água do fundo da panela é a primeira a ser aquecida, torna-se menos densa e sobe à superfície produzindo bolhas. A água do topo, sendo fria e mais densa, desce para o fundo da panela e é aquecida por sua vez. O que ocorre então é um fluxo contínuo de calor e matéria entre as áreas quentes e frias. Esse fluxo é chamado de correntes de convecção.
A radiação é sobre a transferência de calor sem um meio intermediário. Tanto na condução quanto na convecção, a matéria aquecida se move de uma área para outra ou a energia térmica flui dentro de um material. Com a radiação, no entanto, a energia do calor se move principalmente através do espaço vazio. O que flui ou irradia não é necessariamente energia na forma de calor, embora possa ter sido assim inicialmente. Quando você acende um fósforo, o calor cria luz, e a luz é uma forma de energia que pode viajar tanto como uma partícula quanto como uma onda e atingir qualquer material à distância. Assim, a transferência de energia ocorre mesmo se um material não estiver diretamente ligado à fonte de calor.
