Forskellen mellem konvektions- og advektionsvarmeoverførsler

Hvis du nogensinde har grebet metalbeholderen af ​​gryden, der bliver opvarmet over et bål, har du smerteligt oplevet varmeoverførsel. Der er fire måder, hvor varme overføres fra et objekt til et andet: ledning, stråling, konvektion og advektion. Varme strømmer næsten altid fra det højere temperaturobjekt til det nederste, der ændrer den indre energi af begge objekter i processen. Den primære forskel mellem konvektions- og advektionsvarmeoverførsler er udvekslingsretningen.

Konvektionsvarmeoverførsel

Konvektionsvarmeoverførsel indebærer overførsel af varme gennem bevægelsen af ​​mediepartiklerne. Dette medium skal være en gas eller en væske, hvorved bevægelse muliggøres. Konvektion overfører altid varme i lodret plan. Denne bevægelse er drevet af variationer i mediumets tæthed og dermed opdrift. Opvarmede partikler udvides, hvilket får dem til at falde i tæthed; disse partikler bliver mere flydende end omgivende partikler, hvilket får dem til at stige. Når de stiger, overføres deres varme til køligere dele af mediet placeret over dem.

Eksempler på konvektion

Konvektionsvarmeoverførsel finder sted, når en pulje vand opvarmes. Som vandmolekylerne tættest på varmekilden varme, ekspanderer de. Denne ekspansion sænker deres tæthed, og de begynder at stige; dette er hvad der forårsager vand i en gryde at koge. Atmosfæren giver også et eksempel på konvektionsvarmeoverførsel. Når en pakke luft opvarmes af solenergi - strålingsvarmeoverførsel - ekspanderer luftpakken, sænker dens densitet. Dette øger dets opdrift og får det til at stige i atmosfæren. Dette giver en ustabil atmosfære med en vertikal luftstrøm.

Advektionsvarmeoverførsel

Advektionsvarmeoverførsel adskiller sig fra konvektion, idet bevægelsen af ​​varme er begrænset til vandret plan. Denne type varmeoverførsel drives ikke af variationer i densitet, men kræver snarere en ydre kraft, såsom vind eller strøm, for at forskyde mediumets partikler. Da partiklerne bevæges vandret i systemer, der er varmere eller koldere, overføres varme.

Eksempler på Advection

Det primære eksempel på advektionsvarmeoverførsel er bevægelsen af ​​meteorologiske fronter. Disse fronter repræsenterer luftmasser af kold eller varm luft, som bevæges vandret over overfladen med vind; da disse luftmasser møder varmere eller køligere luft, udveksles varme mellem systemerne. Havstrømme er et andet eksempel på advektionsvarmeoverførsel. I stedet for lodret bevæger strømme varmt eller koldt vand i vandrette retninger. Da disse farvande interagerer med varmere eller køligere vandområder, udveksles varme mellem dem.

Andre former for varmeoverførsel

De resterende typer af varmeoverførsler er ledning og stråling. Ledning overfører varme fra et objekt til et andet uden bevægelse; patte overføres fra molekyle til molekyle. Denne type varmeoverførsel forekommer kun i faste stoffer; håndtaget af en varm krukke er et eksempel på ledning. Stråling varmeoverførsel indebærer overførsel af varme ved elektromagnetiske bølger af energi. Et eksempel på stråling er sollys; når disse bølger rammer andre partikler, får de dem til at vibrere eller varme.