Ero johtavuuden ja konvektion välillä

Energian muutosta kahden järjestelmän (rungon) välillä niiden eri lämpötiloista johtuen kutsutaan lämmönsiirtoksi. Lämmönsiirto ruumiista toiseen tapahtuu spontaanisti, lämpimämmästä (korkeampi lämpötila) kylmempään kappaleeseen (matalampi lämpötila). Jos muita syitä ei ole, havaittujen järjestelmien tila muuttuu, kunnes lämpötasapaino on vahvistettu. Lämmönsiirtotapoja on periaatteessa kolme: johtavuus, konvektio ja säteily.

Mikä on johtaminen?

Lämmönjohtavuus on lämmön liikkumistapa, joka on ominaista kiinteille materiaaleille, vaikka se esiintyy (mutta merkityksettömästi) myös nesteissä. Tämä tarkoittaa, että johtaminen on lämmönsiirtoprosessia väliaineen läpi ilman massan kuljetusta. Kun järjestelmän eri osien välillä on lämpötilaero, tapahtuu lämmönsiirto, jonka kautta energia kulkee korkeamman lämpötilan alueelta (vartalo) alueelle, jolla on alhaisempi lämpötila-alue. Energia siirtyy hiukkasista hiukkasiin, ts. Lämpö siirtyy päästä toiseen, kun aine (järjestelmä, vartalo) on tyhjäkäynnillä. Johtaminen tapahtuu homogeenisissa johtamattomissa kovissa kappaleissa, ja se tapahtuu siirtämällä lämpöä hiukkasista toisiin ilman näkyvää liikettä. Samoin sama tapahtuu homogeenisessa, läpikuultavassa kovassa rungossa, kuten lasissa ja kvartsissa, kun taas osa lämmöstä tapahtuu myös säteilyllä. Molekyylikinetiikan teorian mukaan tämä lämmönsiirtomenetelmä tapahtuu molekyylien törmäyksellä. Lämpimämmän kehon molekyyleillä on suurempi nopeus, ja kun ne törmäävät, niiden nopeus (lämpötila) laskee, kun taas hitaammat (kylmempi) molekyylit nopeutuvat. Materiaalin ominaisuutta, joka ilmaisee lämmön liikkumisen voimakkuutta materiaalin läpi, kutsutaan lämmönjohtavuuskerroimeksi λ (W / m ° C) ja se on mitta siitä, kuinka hyvä lämmönjohdin materiaali on, ja se vaikuttaa lämmönsiirtoon nopeus. Lämpömäärä Q, joka johdetaan johtamalla homogeenisen levyn läpi, voidaan laskea seuraavan kaavan mukaan:

Mikä on konvektio?

Konvektio on lämmön siirto, joka tapahtuu kiertämällä tai siirtämällä lämpimiä hiukkasia viileämpään tilaan. Tämä on toinen intuitiivinen käsite, koska tiedämme, että lämmin ilma tai vesi nousee. Ympärysmitalla jäähdyttimen hiukkaset siirretään (vaihdetaan) lämpimien kanssa. Sitten kylmät hiukkaset kuumennetaan ja prosessi tuottaa edelleen konvektiovirtausta. Konvektiivinen siirto tapahtuu rungon ulkoseinien ja ympäristön välillä, samoin kuin sisäseinien ja rungon sekä sisäympäristön välillä. Konvektion tapauksessa lämmönsiirto tapahtuu kiinteän rungon ja sitä ympäröivän nesteen radalla. Tällainen lämmönsiirto tapahtuu vain, jos neste liikkuu. Lämmönliikkeen kulku riippuu kiinteän rungon lämpötilasta ja nesteestä, joka liikkuu kehon ympärillä. Kun nesteen liikkeen aiheuttaa esimerkiksi sekoitin tai pumppu, jossa on tuuletin, konvektio pakotetaan. Muuten on luonnollista. Aikayksikössä alueen Fz (lämpövirtaus) läpi kulkeva lämmön määrä määritetään lausekkeen perusteella:   missä: 
lämmönsiirtokerroin konvektiolla, t¹, t² nesteet ja kehon lämpötila, F² - nesteen peittämä kehon pinta.
Nesteiden konvektioprosessia seurataan aina lämmön siirtymisellä johtavuuden kautta, koska hiukkaset ovat aina suorassa kosketuksessa toisiinsa.

Ero johtavuuden ja konvektion välillä

1) Johtamisen ja konvektion määritelmä

Johtaminen on lämmönsiirtomekanismi kiinteiden materiaalien läpi. Johtaminen prosessina edustaa molekyylien kineettisen energian vaihtoa niiden keskinäisissä törmäyksissä. Molekyylien törmäyksessä vaihtuu kineettinen energia, jolloin nopeammat molekyylit, joilla on korkeampi kineettinen energia ja suurempi lämpö, ​​antavat osan lämmöstä hitaammille molekyyleille, joiden lämpötaso on alhaisempi. Konvektio on epäsuoran lämmönsiirron mekanismi. Kiinteän kappaleen ja nesteen lämpötilasta riippuen yksi niistä antaa (lämpimämpi) ja toinen (viileämpi) lämpöenergiaa. Mitä suurempi nesteen liikkeenopeus, sitä enemmän konvektio kasvaa.

2) johtamisen ja konvektion syy

Johtavuus tapahtuu kuuloeron vuoksi, kun taas konvektiotapauksessa on tiheysero.

3) Johtamisen ja konvektion esiintyminen

Johtavuus tapahtuu vain kiinteissä aineissa (energian suora siirto). Konvektio tapahtuu virtaamalla energiaa nesteissä.

Johtavuus vs. konvektio: vertailukaavio

Yhteenveto johtamisesta ja konvektiosta

• Lämmönsiirto tapahtuu joka kerta, kun lämpötilat eroavat toisistaan ​​kahden pisteen välillä. Tämä siirto on lämpöenergian kautta kulkeva lämpöenergia.
• Johtaminen on energian suora siirto ainehiukkasista (kiinteistä tai nestemäisistä) korotetulta energiatasolta hiukkasille alhaisemmalla energiatasolla hiukkasten välisen vuorovaikutuksen seurauksena.
• Konvektio on energian siirtoa materiaalin pinnan ja nesteen välillä, joka leviää materiaalin päälle / alle tai itse nesteeseen (neste tai kaasu). Lämpötilan vaihtelut johtavat nestetiheyden eroihin, mikä aiheuttaa molekyylien liikkumisen, jolloin pienemmän massan kuumat osat nousevat, kun taas kylmät osat toimivat päinvastoin. Nämä liikkeet johtavat lämpötilan tasapainoon. Fysiikassa tätä prosessia kutsutaan nimellä "Brownin liike".