Erinevus juhtivuse ja konvektsiooni vahel

Energia muutust kahe süsteemi (keha) vahel nende erineva temperatuuri tõttu nimetatakse soojusülekandeks. Soojuse ülekandmine ühest kehast teise toimub spontaanselt, soojemast (kõrgem temperatuur) külmemasse kehasse (madalam temperatuur). Kui muid põhjuseid pole, muutub jälgitavate süsteemide olek, kuni soojusbilanss on kindlaks tehtud. Põhimõtteliselt on soojusülekande viisid kolm: juhtivus, konvektsioon ja kiirgus.

Mis on juhtivus?

Soojusjuhtivus on soojusliikumise viis, mis on iseloomulik tahketele materjalidele, ehkki see ilmneb (kuid ebaolulise intensiivsusega) ka vedelikes. See tähendab, et juhtivus on soojusülekande protsess läbi keskkonna ilma massi transportimata. Kui süsteemi eri osade vahel on temperatuuride erinevus, toimub soojusülekanne, mille kaudu energia kandub kõrgema temperatuuriga piirkonnast (kehast) madalama temperatuuride piirkonda. Energia kandub osakestest osakestesse, st kuumus liigub ühest otsast teise, samal ajal kui aine (süsteem, keha) on jõude. Juhtivus toimub homogeensetes mittejuhtivates kõvakehades ja see toimub soojuse edastamisel ühest osakestest teise ilma nähtava liikumiseta. Samamoodi juhtub sama homogeense, poolläbipaistva kõva keha, näiteks klaasi ja kvartsiga, samal ajal kui osa soojusest toimub ka kiirgusega. Vastavalt molekulaarse kineetika teooriale toimub see soojusülekande meetod molekulide kokkupõrkel. Soojema keha molekulidel on suurem kiirus ja kokkupõrkel väheneb nende kiirus (temperatuur), aeglasemad (külmemad) molekulid aga kiiremini. Materjali omadusi, mis tähistavad soojusliikumise intensiivsust läbi materjali, nimetatakse soojusjuhtivuse koefitsiendiks (λ (W / m ° C)) ja see näitab, kui hea materjal on soojusjuhtiv materjal ning see mõjutab soojusülekannet. kiirus. Soojuskoguse Q, mis juhitakse läbi homogeense plaadi, võib arvutada järgmise valemi abil:

Mis on konvektsioon?

Konvektsioon on soojuse ülekandmine, mis toimub sooja osakeste ringluse või liikumisega jahedamasse ruumi. See on veel üks intuitiivne kontseptsioon, sest me teame, et soe õhk või vesi tõuseb üles. Ümbermõõdu korral nihutatakse (vahetatakse) jahedamad osakesed soojemate vastu. Seejärel kuumutatakse külmad osakesed ja protsess tekitab jätkuvalt konvektsioonivoolu. Konvektiivne ülekanne toimub keha välisseinte ja keskkonna vahel, aga ka siseseinte ja kere ning sisekeskkonna vahel. Konvektsiooni korral toimub soojusülekanne mööda tahke keha ja seda ümbritseva vedeliku piiri. Selline soojusülekanne toimub ainult siis, kui vedelik liigub. Soojusliikumise käik sõltub tahke keha temperatuurist ja selle keha ümber liikuvast vedelikust. Kui vedeliku liikumist põhjustab näiteks segisti või ventilaatoriga pump, on konvektsioon sunnitud. Muidu on loomulik. Ajaühikus ruumis Fz (soojusvoog) edastatav soojushulk määratakse järgmise avaldise põhjal:   kus: 
konvektsiooniga soojusülekande koefitsient, t¹, t² vedelikud ja keha temperatuur, F² - vedelikuga kaetud keha pind.
Vedelikes tekkiva konvektsiooni protsessi jälgitakse alati soojusülekandega juhtivuse kaudu, sest osakesed puutuvad alati üksteisega otse kokku.

Erinevus juhtivuse ja konvektsiooni vahel

1) Juhtivuse ja konvektsiooni määratlus

Juhtivus on tahkete materjalide kaudu soojusülekande mehhanism. Juhtivus kui protsess tähistab molekulide kineetilise energia vahetust nende vastastikuses kokkupõrkes. Molekulide kokkupõrkel toimub kineetilise energia vahetus, mille käigus kiiremad molekulid, millel on suurem kineetiline energia ja suurem kuumus, annavad osa soojusest aeglasematele, madalama soojustasemega molekulidele. Konvektsioon on kaudse soojusülekande mehhanism. Sõltuvalt tahke keha ja vedeliku temperatuurist annab üks neist (soojem) ja teine ​​(jahedam) soojusenergia. Mida suurem on vedeliku liikumiskiirus, seda suuremaks konvektsioon suureneb.

2) Juhtimise ja konvektsiooni põhjus

Juhtivus juhtub kuulmiserinevuse tõttu, samas kui konvektsiooni korral on tiheduse erinevus.

3) Juhtivuse ja konvektsiooni esinemine

Juhtivus toimub ainult tahketes ainetes (energia otsene ülekandmine). Konvektsioon toimub energia voolamisel vedelikes.

Juhtivus vs konvektsioon: võrdlusdiagramm

Juhtimise ja konvektsiooni kokkuvõte

• Soojusülekanne toimub igal ajal, kui mõnes keskkonnas on temperatuuri erinevus kahe punkti vahel. See ülekanne on temperatuurierinevuse tagajärjel mööduv soojusenergia.
• Juhtivus on osakeste vahelise interaktsiooni tagajärjel energia otsene ülekandmine aine (tahke või vedela) osakestelt kõrgendatud energia tasemest madalama energeetilise taseme osakestesse.
• Konvektsioon on energia ülekandmine materjali pinna ja vedeliku vahel, mis jaguneb materjali kohal / all või vedelikus eneses (vedelik või gaas). Temperatuuri kõikumised põhjustavad vedeliku tiheduse erinevusi, mis põhjustab molekulide liikumist, kusjuures väiksema massiga kuumad osad tõusevad üles, samas kui külmad osad toimivad vastupidiselt. Nende liikumiste tulemuseks on temperatuuri tasakaal. Füüsikas on seda protsessi tuntud kui "Brownian liikumist".