Różnica między przewodnictwem a konwekcją

Zmiana energii między dwoma systemami (ciał) ze względu na ich różne temperatury nazywa się transferem ciepła. Przenoszenie ciepła z jednego do drugiego ciała odbywa się spontanicznie, od cieplejszej (wyższej temperatury) do chłodniejszego ciała (niższa temperatura). Jeśli nie ma innych przyczyn, stan obserwowanych systemów zmieni się do momentu ustalenia bilansu cieplnego. Zasadniczo istnieją trzy tryby transferu ciepła: przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie.

Co to jest przewodzenie?

Przewodnictwo cieplne jest sposobem ruchu cieplnego charakterystycznego dla materiałów stałych, choć wydaje się (ale z nieznaczną intensywnością) również w płynach. Oznacza to, że przewodzenie jest procesem przenoszenia ciepła przez medium bez transportu masy. Gdy istnieje różnica temperatur między różnymi częściami systemu, odbywa się transfer ciepła, przez który energia przechodzi z obszaru (korpus) o wyższej temperaturze do obszaru o niższym zakresie temperatur. Energia jest przenoszona z cząsteczki na cząsteczkę, i.mi. ciepło przesuwa się z jednego końca do drugiego końca, podczas gdy substancja (system, ciało) jest bezczynna. Przewodnictwo odbywa się w jednorodnych, niekondukcyjnych ciałach twardych i odbywa się to poprzez przenoszenie ciepła z jednej cząstki na drugą, bez żadnego widocznego ruchu. Podobnie, to samo dzieje się w jednorodnym, półprzezroczystym twardym korpusie, takim jak szkło i kwarc, podczas gdy niektóre ciepło są również przeprowadzane z promieniowaniem. Zgodnie z teorią kinetyki molekularnej ta metoda przenoszenia ciepła odbywa się przez zderzenie cząsteczek. Cząsteczki w cieplejszym ciele mają większą prędkość, a po zderzaniu ich prędkość (temperatura) maleje, podczas gdy wolniejsze (zimniejsze) cząsteczki stają się szybsze. Charakterystyka materiału oznaczającego intensywność ruchu cieplnego przez materiał nazywa się współczynnikiem przewodności cieplnej - λ (w / m ° C) i jest miarą tego, jak dobry przewodnik cieplny jest materiał, i wpływa na przenoszenie ciepła prędkość. Ilość ciepła Q, które zostanie przekazane przez przewodzenie przez jednorodną płytkę, można obliczyć zgodnie z następującym wzorem:

Co to jest konwekcja?

Konwekcja to przeniesienie ciepła wykonanego przez krążenie lub poruszanie ciepłych cząstek do chłodniejszej przestrzeni. To kolejna intuicyjna koncepcja, ponieważ wiemy, że ciepłe powietrze lub woda rośnie. Z obwodem cząstki chłodniejsze są przesunięte (wymieniane) o cieplejsze. Zimne cząstki są następnie ogrzewane, a proces nadal wytwarza przepływ konwekcji. Transfer konwekcyjny występuje między zewnętrznymi ścianami ciała a środowiskiem, a także między wewnętrznymi ścianami a ciałem i środowiskiem wewnętrznym. W przypadku konwekcji transfer ciepła odbywa się wzdłuż granicy ciała stałego i otaczającego go płynu. Ten rodzaj transferu ciepła występuje tylko wtedy, gdy płyn się porusza. Przebieg ruchu cieplnego zależy od temperatury ciała stałego i płynu poruszającego się wokół tego ciała. Gdy ruch płynu jest spowodowany na przykład przez mikser lub pompę z respiratorem, konwekcja jest wymuszona. W przeciwnym razie jest naturalne. Ilość ciepła przenoszona w jednostce czasowej na obszarze FZ (przepływ termiczny) jest określana na podstawie wyrażenia:   Gdzie: 
Współczynnik przenoszenia ciepła przez konwekcję, T>, Temperatura T¹, T² i ciała, F²- powierzchnia ciała pokryta płynem.
Proces konwekcji w płynach jest zawsze przestrzegany wraz z przeniesieniem ciepła przez przewodzenie, ponieważ cząstki zawsze mają bezpośredni kontakt.

Różnica między przewodnictwem a konwekcją

1) Definicja przewodzenia i konwekcji

Przewodzenie jest mechanizmem przenoszenia ciepła przez materiały stałe. Przewodzenie jako proces stanowi wymianę energii kinetycznej cząsteczek w ich wzajemnych kolizjach. W zderzeniu cząsteczek wymieniana jest energia kinetyczna, przy czym szybsze cząsteczki o wyższej energii kinetycznej i większe ciepło nadają część ciepła wolniejszymi cząsteczkami o niższym poziomie ciepła. Konwekcja jest mechanizmem pośredniego przenoszenia ciepła. W zależności od temperatury ciała stałego i płynu, jeden z nich da (cieplej), a drugi (chłodniejszy) otrzyma energię cieplną. Tym większa prędkość ruchu płynu, tym większa konwekcja.

2) Przyczyna przewodzenia i konwekcji

Przewodzenie zachodzi z powodu różnicy słuchu, podczas gdy istnieje różnica gęstości w przypadku konwekcji.

3) Występowanie przewodzenia i konwekcji

Przewodnictwo występuje tylko w ciałach stałych (bezpośredni transfer energii). Konwekcja występuje przez przepływ energii w płynach.

Przewodnictwo vs. Konwekcja: wykres porównawczy

Podsumowanie przewodnictwa i konwekcji

• Przenoszenie ciepła odbywa się za każdym razem, gdy w niektórych środowiskach występuje różnica temperatury między dwoma punktami. Ten transfer jest przechodzeniem energii cieplnej w wyniku różnicy temperatury.
• Przewodzenie jest bezpośrednim przeniesieniem energii z cząstek materii (stałej lub cieczy) z podwyższonego poziomu energii, do cząstek na niższym poziomie energetycznym, w wyniku interakcji między cząsteczkami.
• Konwekcja to przenoszenie energii między powierzchnią materiału a płynem, który jest rozłożony na / pod materiałem lub w samym płynie (ciecz lub gaz). Różnice w temperaturze powodują różnice w gęstości płynu, co powoduje ruch cząsteczek, przy czym gorące części o mniejszej masie rosną, podczas gdy zimne części robią odwrotnie. Ruchy te powodują równowagę temperatury. W fizyce proces ten jest znany jako „ruch Browna”.