Johtokyky vs konvektio | Mikä on konduktio? Mikä on konvektio?
Johtuminen ja konvektio ovat kaksi ilmiötä, joita kohdataan lämmössä ja termodynamiikassa. Nämä kaksi käsitettä ovat erittäin tärkeitä, kun on kyse lämmönsiirron ymmärtämisestä. Säteily sekä johtuminen ja konvektio muodostavat kolme lämmönsiirron muotoa. Alat, kuten termodynamiikka, lämpökoneet, keinotekoiset sääjärjestelmät, meteorologia ja jopa fysiologiamme riippuvat johtuvuuden ja konvektion periaatteista. On elintärkeää saada hyvä ymmärrys johtumisesta ja konvektiosta sekä säteilystä, jotta nämä kentät voidaan ymmärtää hyvin. Tässä artikkelissa aiomme keskustella, mitä johtuminen ja konvektio ovat, johtumisen ja konvektion syytä, niiden yhtäläisyyksiä, mitä päivittäisiä tapahtumia voimme havaita johtumisen ja konvektion vuoksi, niiden yhtäläisyyksiä ja lopuksi niiden eroja.
Mitä on konduktio?
Johtavuus määritellään lämpöenergian siirtymäksi aineen alueiden välillä lämpötilagradientin vuoksi. Johtumista voi tapahtua missä tahansa materiaalissa, mutta käytännössä johtavuutta sovelletaan vain kiinteisiin aineisiin. Kun kiinteitä aineita kuumennetaan, kiintoaineen sisällä olevat atomit ja molekyylit värähtelevät lämmityksestä saadun kineettisen energian vuoksi, näiden värähtelevien atomien törmäykset viereisten atomien kanssa saavat naapuriatomit värähtelemään, jolloin värähtelyt siirtyvät kiintoaineen toiseen päähän. kiinteä. Kiinteän aineen pinnalla olevat atomit vapauttavat energiaa värähtelystä avoimeen tilaan. Tasaisessa sauvassa vakaassa tilassa, jonka sivut on eristetty ja vain kaksi päätä ovat esillä, lämmön virtausnopeus on suoraan verrannollinen lämmön absorption ja lämpötilagradientin pinta-alaan. Vakaa tila on, kun kaikkien pisteiden välillä on lämpötasapaino, mikä tarkoittaa, että pisteen lämpötila ei muutu ajan myötä. Kaasut ja nesteet osoittavat myös johtuvuutta, mutta tämä tapahtuu suorien molekyylien törmäysten muodossa. Ne eivät tärise kuin kiinteät aineet.
Mikä on konvektio?
Konvektio on termi, jota käytetään nesteiden bulkkiliikkeille. Tässä artikkelissa konvektion katsotaan kuitenkin olevan lämmön konvektion muodossa. Toisin kuin johtuminen, konvektiota ei voi tapahtua kiinteissä aineissa. Konvektio on prosessi, jossa energiaa siirretään suoran aineensiirron kautta. Nesteiden ja kaasujen pohj alta kuumennettaessa nesteen pohjakerros lämpenee. Kuumennettu ilmakerros laajenee sitten ja on vähemmän tiheä kuin viileä ilma; kuuman ilman kerros nousee konvektiovirran muodossa. Sitten seuraava nestekerros kokee samat ilmiöt. Sillä välin ensimmäinen kuumailmakerros on nyt jäähtynyt, ja se tulee alas. Tämä vaikutus luo johtavuussilmukan, joka vapauttaa jatkuvasti alemmista kerroksista otetun lämmön ylempään kerrokseen. Tämä on erittäin tärkeä malli sääjärjestelmissä. Maan pinnan lämpö vapautuu tässä mekanismissa yläilmakehään.
Mitä eroa on konduktiolla ja konvektiolla?
• Johtumista tapahtuu kaikissa väliaineissa, kun taas konvektio ei ole mahdollista kiinteissä aineissa.
• Konvektioon liittyy aineen virtaus massana, kun taas johtumiseen liittyy aineen värähtely kiinteän pisteen ympärillä.
• Suljetussa järjestelmässä konvektion aiheuttama lämmönhäviö ei ole mahdollista, mutta johtumisesta johtuva lämpöhäviö on mahdollista.
