传热的基本方式

一、传热的基本方式

传热或热交换是不同温度的两个物体之间或同一物体的两个不同温度部分之间所进行的热量的转移。温度差是传热的推动力。厨房热加工设备将热源的热量传递到原辅料，是一个极其复杂的传热过程，根据其传热机理，可分为热传导、热对流和热辐射三种基本方式。

（一）热传导

热传导发生的条件是：当不同温度的两个物体直接接触，或物体内部不同部分之间存在温度差时，即发生了热传导。

其实质是分子或自由电子相互碰撞而传递动能的结果。温度较高部分的分子（或自由电子）具有较大动能，通过碰撞将动能传递给温度较低部分的分子（或自由电子）。热传导是物体内部分子微观运动的一种传热方式。

不同物体其导热的能力是不同的：金属的导热系数最大，固体非金属次之，液体较小，气体最小；一般用导热系数来表征。

同一物质，其导热系数还随该物质的结构、密度、湿度、压力和温度而变化。金属的导热系数会随着纯度的降低而迅速降低，随温度的升高而降低。在液体中，纯水的导热系数最高；溶液的导热系数随浓度的增加而降低。除水和甘油外，大多数液体的导热系数随温度的升高而降低。气体的导热系数随温度的升高而增大。

【小思考】

为什么在烹饪中，我们需要急火时，都采用金属锅具，而在蒸、焖时可考虑采用砂锅等非金属锅具？为什么用不锈钢的烧菜明显不如用铁锅快呢？

（二）热对流

在烧肉时，与锅壁接触的汤水通过热传导得到锅壁的热量，而后我们可以看到汤水产生流动，最终锅内各部分汤水都得到了热量，这就是热对流的过程。热对流发生的条件是：当流体中的质点（大量分子）发生相对位移时，则会产生热对流。

热对流分为自然对流和强制对流。自然对流的实质是当流体内部温度不同而产生密度差（轻者上升、重者下沉），而强制对流是由于受到外力作用（如泵、风机、搅拌），流体的质点发生了运动而引起的传热现象。当然，在强制对流中，也存在自然对流，只有当速度很大时，自然对流的影响才可以忽略。

对流传热过程也伴随着流体质点间的热传导。工程上习惯将流体与固体壁面之间的传热称为对流传热，实际上包括对流和传导两种形式。

【小思考】

房间内的风扇在旋转时，将房间内的各处温度降低，是因为热对流。那么这种热对流和锅内汤水的热对流是否一样呢？

（三）热辐射

热辐射产生的条件是通过电磁波，将能量传递到原料，被原料吸收而转化为热，使原料获得热量而升温，达到对原料进行加热、熟制的目的。热辐射实质上属于电磁辐射，原则上所有从零到无限波长的电磁波被原料吸收后均可转化为热。

实际上，对传热有效的电磁波的波长范围为0.5μm～1m，在这一波长范围内，根据波长的不同，将辐射加热分为红外线加热、高频加热和微波加热。

1.红外线加热

红外线的波长在0.75～1000μm之间，位于无线电波与可见光之间。食物原料之所以能够吸收红外线，其原理是由于构成原料的分子总以自己固有的频率在运动着，如果入射的红外线频率与分子本身固有的频率相等，引起分子、原子的运动加剧，此过程称为晶核共振；其外部表现为温度升高。据研究，水、有机物及高分子物质能有效地吸收红外线，所以，红外线加热对食品的热处理有特别重要的意义。

2.高频加热

高频加热机理是：原料是由分子构成的，而分子是由带正电的阳离子（或构成分子的原子中的原子核）和带负电的阴离子（或构成分子的原子的电子）相对存在，即所谓偶极子。当原料在外加强大电场中时，偶极子就会进行定向排列，带正电端朝向外电场的负极，反之亦然，此过程称为极化。若所加外电场方向为高频变化，则偶极子也会以同样的高频随之改变方向，在此过程中，由于分子的交互摆动，产生摩擦力，转化为热能，于是以热的形式表现出来，原料的温度升高了。

3.微波加热

微波是指波长为0.001～1.0m，频率为300～300000MHz的电磁波。微波加热的工作机理同高频加热一样，都是由于偶极子的极化现象。但微波是一种辐射现象，而高频加热是静电现象。国际上规定微波加热的频率远大于高频加热的频率。

【小思考】

热辐射加热过程为什么一般比热传导和热对流的过程要快？