В чём отличие излучения от теплопроводности и конвекции?

Излучение, теплопроводность и конвекция — это три разных способа передачи теплоты. Отличие между ними в том, как именно энергия переходит от более нагретого тела или участка к менее нагретому.

Теплопроводность — это передача тепла через вещество без переноса самого вещества. Частицы тела остаются примерно на своих местах, но передают энергию соседним частицам. Например, если один конец металлической ложки опустить в горячий чай, через некоторое время нагреется и ручка. Тепло прошло по металлу за счёт теплопроводности. Особенно хорошо проводят тепло металлы, хуже — дерево, пластик, воздух, шерсть.

Конвекция — это передача тепла вместе с движением вещества: жидкости или газа. Здесь уже переносится не только энергия, но и само вещество. Например, вода в кастрюле нагревается снизу, тёплые слои становятся легче и поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз. Так возникает циркуляция. То же самое происходит с воздухом: тёплый воздух поднимается, холодный опускается. Поэтому батарея отопления нагревает комнату в основном за счёт конвекции воздуха.

Излучение отличается от них тем, что для передачи тепла ему вообще не нужна среда. Тепловая энергия передаётся электромагнитными волнами, чаще всего в инфракрасном диапазоне. Например, Солнце нагревает Землю через космический вакуум, где нет ни воздуха, ни воды, ни твёрдого вещества, способного проводить тепло или переносить его потоками. Также мы чувствуем тепло от костра или раскалённой печи даже на расстоянии — это тепловое излучение.

Главное различие можно сформулировать так: теплопроводность требует контакта тел или частей вещества, конвекция требует движения жидкости или газа, а излучение может передавать тепло даже через пустоту.

Ещё одно отличие в механизме. При теплопроводности энергия передаётся от частицы к частице. При конвекции тепло переносится потоками вещества. При излучении энергия распространяется в виде электромагнитных волн. Поэтому излучение возможно там, где теплопроводность и конвекция невозможны, например в вакууме.

В обычной жизни эти способы часто действуют одновременно. Например, у костра лицо нагревается главным образом излучением, воздух вокруг костра поднимается вверх за счёт конвекции, а металлическая кочерга нагревается по длине из-за теплопроводности.