از نظر تئوری، ممکن است گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرمتر جریان یابد

 اما احتمال وقوع آن تقریباً برابر با صفر است. این (از لحاظ نظری) به دلیل قانون دوم ترمودینامیک امکان پذیر است که می گوید آنتروپی در یک سیستم ایزوله تمایل به افزایش دارد.گرما تنها به دلیل اختلاف دما انتقال انرژی است. گرما به طور طبیعی از دمای بالاتر به پایین تر جریان می یابد. برای اینکه گرما از دمای پایین به بالا (مثلاً یخچال یا تهویه مطبوع) جریان یابد، کار باید (توسط کمپرسور) انجام شود.
از آنجایی که دمای اولیه قاشق (دمای اتاق یا حدود 25 درجه سانتیگراد) بیشتر از دمای بستنی است (کمتر از 0 درجه سانتیگراد در جایی که شروع به ذوب شدن می کند)، گرما از قاشق به سمت بستنی جریان می یابد و دمای بستنی را کاهش می دهد. قاشق.
واقع یک حس وجود دارد که در آن شما می توانید جریان گرما را از سیستمی با دمای پایین تر به سیستمی با دمای بالاتر دریافت کنید. گرما از سیستمی با دمای منفی به سیستمی با هر دمای مثبت جریان می یابد. این یک حیله نشان دادن است - سیستم های دمای منفی گرمتر از سیستم های دمای مثبت هستند. ترمودینامیکی بتا 1/kT را می توان به عنوان "سرما" در نظر گرفت و دمای منفی با عبور از سرمای صفر به جای دمای صفر به دست می آید.چرا چیزهای سرد کندتر از چیزهای داغ سرد می شوند؟
دو فنجان آب با حجم یکسان در فنجان ها وجود دارد که بر تبادل حرارت تأثیر نمی گذارد (یعنی فقط دمای هوا مهم است). یکی در مثلاً 80 درجه سانتیگراد و دیگری در 5 درجه سانتیگراد است. دمای هوای محیط 25 درجه سانتیگراد است.
بدیهی است که فنجان آب گرمتر سریعتر از فنجان سردتر خنک می شود، اما سوال من دقیقاً این است که چرا؟
باز هم فکر می کنم به قانون خنک سازی نیوتن مربوط می شود و نه چیزهای دیگر. یکی از دوستان من فکر می کند که بیشتر به ترمودینامیک مربوط می شود، مانند ظرفیت گرمایی ویژه که در دماهای مختلف متفاوت است.
اختلاف دما یک چیز است. قانون خنک کننده نیوتن این را نشان می دهد. با این حال؛ روش های مختلفی برای سرمایش و گرمایش وجود دارد. علاوه بر رسانایی، انتقال حرارت از همرفت (سیالات) و تابش نیز وجود دارد. مواد همچنین دارای رسانایی حرارتی هستند به این معنی که مواد مختلف گرما و سرد می شوند. این رسانایی نیز وابسته به دما است. در انتقال فاز قابل توجه است (مثلاً رسانایی یخ/آب/بخار را مقایسه کنید - یخ رسانایی حرارتی بالاتری دارد، بنابراین با گفته شما مخالفت می کند، اما پس از آن همرفتی وجود ندارد، به همین دلیل است که آب سرد می تواند سردتر از یخ باشد).
در یک محیط با تابش کم، یک جسم معمولاً دارای اتلاف گرمای خالص ناشی از تابش است که باعث می‌شود جسم سرد کندتر از سرد شدن یک جسم گرم گرم شود. در یک روز آفتابی سرد، این بیانیه درست نخواهد بود. چیزهای سرد سریعتر از چیزهای گرم سرد می شوند.
اتعاریف
سرعت تغییر دمای جسم جامد با جرم m (kg) و ظرفیت گرمایی ویژه ${\tilde{C}}_p$ و$dT/dt$ به صورت زیر نوشته شده است.
$m{\tilde{C}}_{p}dT/dt=\dot{q}$
اصطلاح$\dot{q}$ سرعتی است که در آن گرما وارد (برای گرم کردن) یا خروج (برای خنک کردن) جسم می‌شود.
برای شروع، فرض کنید شی در ابتدا در $T_o$ است و محیط اطراف در ثابت$T_s$ نگه داشته می شود.
انواع جریان گرما
گرما می تواند با تابش به سیال اطراف (گاز یا مایع) وارد یا خارج شود. نرخ تابش متناسب با توان چهارم دمای مطلق${\dot{q}}_r\propto T^4$ است. نرخ کلی اولیه انتقال حرارت به ترتیب اول به صورت زیر بیان می شود.
${\dot{q}}_{rT}\propto |T_o^4-T_s^4|$
شما می توانید از این برای تعیین دمای اولیه جسم استفاده کنید که در آن جسم سرد جریان گرمای تشعشعی بیشتری از محیط اطراف دریافت می کند تا جسم گرم که توسط جریان گرمای تشعشعی به اطراف آزاد می شود. بنابراین، می توانید تعیین کنید که در چه مواردی یک جسم سرد یا گرم در همان دماهای هوا سریعتر از یک جسم گرم تغییر دما می دهد. توجه داشته باشید که یک خلاء دارای دمای $T_a=0$ است و بنابراین تابش ورودی به جسم ندارد. در این حالت، جسم گرم و "سرد" هر دو خنک می شوند.
گرما می تواند از طریق جابجایی به جسم وارد یا خارج شود، زمانی که محیط اطراف سیال است (گاز یا مایع). سرعت انتقال حرارت با اختلاف دما متناسب است. با استفاده از همان فرآیند بالا، متوجه خواهید شد که نرخ خالص انتقال حرارت توسط همرفت به صورت زیر تعیین می شود.
${\dot{q}}_{hT}\propto |T_o-T_s|$