Konduktsioon vs konvektsioon | Mis on juhtivus? Mis on konvektsioon?
Juhtivus ja konvektsioon on kaks soojus- ja termodünaamikas esinevat nähtust. Need kaks mõistet on soojusülekande mõistmisel väga olulised. Kiirgus koos juhtivuse ja konvektsiooniga moodustavad kolm soojusülekande vormi. Valdkonnad nagu termodünaamika, soojusmasinad, tehisilmasüsteemid, meteoroloogia ja isegi meie füsioloogia sõltuvad juhtivuse ja konvektsiooni põhimõtetest. Nende valdkondade hea mõistmiseks on oluline omada head arusaama juhtivusest ja konvektsioonist koos kiirgusega. Selles artiklis käsitleme, mis on juhtivus ja konvektsioon, juhtivuse ja konvektsiooni põhjused, nende sarnasused, millised on igapäevased juhtumid, mida võime juhtivuse ja konvektsiooni tõttu täheldada, nende sarnasusi ja lõpuks erinevusi.
Mis on juhtivus?
Johtumist defineeritakse kui soojusenergia ülekannet aine piirkondade vahel temperatuurigradiendi tõttu. Juhtivus võib toimuda mis tahes materjalis, kuid praktikas rakendatakse juhtivust ainult tahkete ainete puhul. Tahkete ainete kuumutamisel vibreerivad tahkis olevad aatomid ja molekulid kuumutamisel saadava kineetilise energia tõttu, nende vibreerivate aatomite kokkupõrked naaberaatomitega põhjustavad naaberaatomite vibratsiooni, mistõttu võnked kanduvad üle aatomi teise otsa. tahke. Tahke aine pinnal olevad aatomid vabastavad energia vibratsioonist avatud ruumi. Püsiseisundis ühtlase varda puhul, mille küljed on isoleeritud ja ainult kaks otsa on avatud, on soojusvoo kiirus otseselt võrdeline soojuse neeldumise ja temperatuurigradiendi pindalaga. Püsiseisund on siis, kui kõigi punktide vahel on termiline tasakaal, mis tähendab, et punkti temperatuur ei muutu ajas. Ka gaasid ja vedelikud näitavad juhtivust, kuid see toimub molekulide otseste kokkupõrgete kujul. Need ei vibreeri nagu tahked ained.
Mis on konvektsioon?
Konvektsioon on terminoloogia, mida kasutatakse vedelike massilise liikumise kohta. Kuid selles artiklis peetakse konvektsiooni soojuskonvektsiooniks. Erinev alt juhtivusest ei saa konvektsioon toimuda tahketes ainetes. Konvektsioon on energia ülekandmine otsese aineülekande kaudu. Vedelikes ja gaasides kuumeneb põhjast kuumutamisel vedeliku alumine kiht. Seejärel paisub kuumutatud õhukiht, olles vähem tihe kui jahe õhk; kuuma õhu kiht tõuseb konvektsioonivoolu kujul. Seejärel kogeb järgmine vedelikukiht samu nähtusi. Vahepeal on esimene kuuma õhu kiht nüüd maha jahtunud ja see tuleb alla. See efekt loob juhtivussilmuse, vabastades pidev alt alumistest kihtidest võetud soojust ülemistesse kihtidesse. See on ilmastikusüsteemides väga oluline muster. Maa pinn alt saadav soojus vabaneb selle mehhanismi abil atmosfääri ülemisse kihti.
Mis vahe on juhtivusel ja konvektsioonil?
• Juhtivus toimub kõigis keskkondades, samas kui konvektsioon ei ole võimalik tahkistes.
• Konvektsioon hõlmab aine voolamist hulgi, juhtivus hõlmab aine vibreerimist kindla punkti ümber.
• Suletud süsteemis ei ole soojuskadu konvektsiooni teel võimalik, kuid soojuskadu juhtivusest on võimalik.
