Konwekcja a promieniowanie
Konwekcja i promieniowanie to dwa procesy omówione w polu ciepła. Konwekcja to metoda przekazywania ciepła za pomocą poruszających się cząstek. Promieniowanie nie wymaga cząstek ani medium do przenoszenia energii. Oba te procesy są bardzo ważne w wielu dziedzinach. Pojęcia te są szeroko stosowane w ciepłownictwie i termodynamice, naukach o atmosferze, analizie pogody, analizie klimatu, mechanice płynów, a nawet naukach medycznych. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych pojęć, aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach, w których te pojęcia są intensywnie wykorzystywane. W tym artykule omówimy, czym jest konwekcja i promieniowanie, ich definicje, zastosowania konwekcji i promieniowania, ich podobieństwa i wreszcie różnicę między konwekcją a promieniowaniem.
Co to jest promieniowanie?
Promieniowanie elektromagnetyczne lub powszechnie znane jako promieniowanie lub promieniowanie elektromagnetyczne jest metodą wymiany ciepła. Promieniowanie elektromagnetyczne zostało po raz pierwszy zaproponowane przez Jamesa Clerka Maxwella. Zostało to później potwierdzone przez Heinricha Hertza, który z powodzeniem wyprodukował pierwszą falę elektromagnetyczną. Maxwell wyprowadził kształt fali dla fal elektrycznych i magnetycznych i z powodzeniem przewidział prędkość tych fal. Ponieważ ta prędkość fali była równa eksperymentalnej wartości prędkości światła, Maxwell również zaproponował, że światło jest w rzeczywistości formą fal elektromagnetycznych. Fale elektromagnetyczne mają zarówno pole elektryczne, jak i pole magnetyczne oscylujące prostopadle do siebie i prostopadle do kierunku propagacji fali. Wszystkie fale elektromagnetyczne mają tę samą prędkość w próżni. Częstotliwość fali elektromagnetycznej decyduje o zmagazynowanej w niej energii. Później za pomocą mechaniki kwantowej wykazano, że fale te są w rzeczywistości paczkami fal. Energia tego pakietu zależy od częstotliwości fali. To otworzyło pole materii w postaci dualizmu falowo-cząsteczkowego. Teraz widać, że promieniowanie elektromagnetyczne można traktować jako fale i cząstki. Obiekt, który jest umieszczony w dowolnej temperaturze powyżej zera absolutnego, będzie emitował fale elektromagnetyczne o każdej długości fali. Energia, jaką jest maksymalna ilość wyemitowanych fotonów, zależy od temperatury ciała.który jest umieszczony w dowolnej temperaturze powyżej zera absolutnego, będzie emitował fale elektromagnetyczne o każdej długości fali. Energia, jaką jest maksymalna ilość wyemitowanych fotonów, zależy od temperatury ciała.który jest umieszczony w dowolnej temperaturze powyżej zera absolutnego, będzie emitował fale elektromagnetyczne o każdej długości fali. Energia, jaką jest maksymalna ilość wyemitowanych fotonów, zależy od temperatury ciała.
Co to jest konwekcja?
Konwekcja to terminologia używana do masowych ruchów płynów. Jednak w tym artykule konwekcja ma postać konwekcji ciepła. W przeciwieństwie do przewodzenia konwekcja nie może zachodzić w ciałach stałych. Konwekcja to proces przekazywania energii poprzez bezpośredni transfer materii. W cieczach i gazach, po podgrzaniu od dołu, dolna warstwa płynu zostanie podgrzana jako pierwsza. Następnie podgrzana warstwa powietrza rozszerza się; jest mniej gęsta niż powietrze chłodne, warstwa gorącego powietrza podnosi się w postaci prądu konwekcyjnego. Następnie następna warstwa płynu doświadcza tego samego zjawiska. W międzyczasie pierwsza warstwa gorącego powietrza zostaje schłodzona i opadnie. Efekt ten tworzy pętlę przewodzącą, w sposób ciągły uwalniając ciepło pobierane z dolnych warstw do górnych warstw. To bardzo ważny wzór w systemach pogodowych. W tym mechanizmie ciepło z powierzchni ziemi jest uwalniane do górnych warstw atmosfery.
Jaka jest różnica między konwekcją a promieniowaniem?
• Aby wystąpiła konwekcja, wokół ogrzewanego korpusu musi znajdować się medium z ruchomymi cząsteczkami. Promieniowanie nie wymaga żadnego medium.
• Wymiana ciepła z promieniowania jest szybsza niż wymiana ciepła z konwekcji.
• Konwekcja zawsze odprowadza ciepło z dala od grawitacji, podczas gdy promieniowanie jest emitowane we wszystkich kierunkach.
