Конвекция срещу радиация
Конвекцията и радиацията са два процеса, обсъждани в областта на топлината. Конвекцията е метод за пренос на топлина с помощта на движещи се частици. Радиацията не изисква частици или среда за пренос на енергия. И двата процеса са много важни в много области. Тези концепции се използват широко в топлинната и термодинамиката, атмосферните науки, анализа на времето, анализа на климата, механиката на флуидите и дори медицинските науки. Жизненоважно е да имате правилно разбиране в тези концепции, за да превъзхождате в такива области, които имат интензивно използване на тези концепции. В тази статия ще обсъдим какво са конвекция и радиация, техните дефиниции, приложения на конвекция и радиация, техните прилики и накрая разликата между конвекция и радиация.
Какво е радиация?
Електромагнитното излъчване или по-известно като радиация или EM радиация е метод за пренос на топлина. Електромагнитното излъчване е предложено за първи път от Джеймс Клерк Максуел. Това по-късно беше потвърдено от Хайнрих Херц, който успешно създаде първата ЕМ вълна. Максуел извежда формата на вълната за електрически и магнитни вълни и успешно предсказва скоростта на тези вълни. Тъй като тази скорост на вълната е равна на експерименталната стойност на скоростта на светлината, Максуел също предполага, че светлината всъщност е форма на ЕМ вълни. Електромагнитните вълни имат както електрическо поле, така и магнитно поле, които се колебаят перпендикулярно едно на друго и перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната. Всички електромагнитни вълни имат еднаква скорост във вакуум. Честотата на електромагнитната вълна определя енергията, съхранявана в нея. По-късно с помощта на квантовата механика беше показано, че тези вълни всъщност са пакети от вълни. Енергията на този пакет зависи от честотата на вълната. Това отвори полето на двойствеността вълна – частица на материята. Сега може да се види, че електромагнитното излъчване може да се разглежда като вълни и частици. Обект, който е поставен при температура над абсолютната нула, ще излъчва ЕМ вълни с всяка дължина на вълната. Енергията, която максималният брой излъчени фотони зависи от температурата на тялото.
Какво е конвекция?
Конвекцията е терминологията, използвана за обемни движения на течности. В тази статия обаче конвекцията се приема като топлинна конвекция. За разлика от проводимостта, конвекцията не може да се осъществи в твърди тела. Конвекцията е процес на пренос на енергия чрез директен пренос на материя. При течности и газове, при нагряване от дъното, долният слой на течността ще се нагрее първо. След това нагрятият въздушен слой се разширява; тъй като е с по-малка плътност от студения въздух, слоят горещ въздух се издига под формата на конвекционен поток. Тогава следващият слой течност изпитва същите явления. Междувременно първият слой горещ въздух вече е охладен и ще слезе. Този ефект създава контур на проводимост, като непрекъснато освобождава топлината, взета от долните слоеве към горните слоеве. Това е много важен модел в метеорологичните системи. Топлината от повърхността на земята се освобождава в горните слоеве на атмосферата в този механизъм.
Каква е разликата между конвекция и радиация?
• За да възникне конвекция, около нагрятото тяло трябва да има среда с подвижни частици. Радиацията не изисква среда.
• Преносът на топлина от радиация е по-бърз от преноса на топлина от конвекция.
• Конвекцията винаги отвежда топлината от гравитацията, докато радиацията се излъчва във всяка посока.
