Konvektio vs. säteily
Konvektio ja säteily ovat kaksi prosessia, joista keskustellaan lämpökentällä. Konvektio on menetelmä lämmön siirtämiseksi liikkuvien hiukkasten avulla. Säteily ei vaadi hiukkasia tai väliainetta energian siirtämiseen. Molemmat prosessit ovat erittäin tärkeitä lukuisilla aloilla. Näitä käsitteitä käytetään laajalti lämpö- ja termodynamiikassa, ilmakehätieteessä, sääanalyysissä, ilmastoanalyysissä, nestemekaniikassa ja jopa lääketieteessä. Näiden käsitteiden ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voimme menestyä sellaisilla aloilla, joilla näitä käsitteitä käytetään paljon. Tässä artikkelissa aiomme keskustella, mikä on konvektio ja säteily, niiden määritelmät, konvektion ja säteilyn sovellukset, niiden yhtäläisyydet ja lopuksi ero konvektion ja säteilyn välillä.
Mikä on säteily?
Sähkömagneettinen säteily tai yleisesti tunnettu säteily tai EM-säteily on lämmönsiirtomenetelmä. Sähkömagneettista säteilyä ehdotti ensin James Clerk Maxwell. Tämän vahvisti myöhemmin Heinrich Hertz, joka tuotti onnistuneesti ensimmäisen EM-aallon. Maxwell johti sähkö- ja magneettiaaltojen aaltomuodon ja ennusti onnistuneesti näiden aaltojen nopeuden. Koska tämä aallon nopeus oli yhtä suuri kuin valon nopeuden kokeellinen arvo, Maxwell ehdotti myös, että valo oli itse asiassa EM-aaltojen muoto. Sähkömagneettisilla aalloilla on sekä sähkökenttä että magneettikenttä, jotka värisevät kohtisuorassa toisiinsa nähden ja kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan. Kaikilla sähkömagneettisilla aalloilla on sama nopeus tyhjössä. Sähkömagneettisen aallon taajuus päättää siihen tallennetun energian. Myöhemmin kvanttimekaniikan avulla osoitettiin, että nämä aallot ovat itse asiassa aaltopaketteja. Tämän paketin energia riippuu aallon taajuudesta. Tämä avasi aineen aaltojen ja hiukkasten kaksoiskentän. Nyt voidaan nähdä, että sähkömagneettista säteilyä voidaan pitää aaltoina ja hiukkasina. Kohde, joka on sijoitettu mihin tahansa lämpötilaan absoluuttisen nollan yläpuolelle, lähettää EM-aaltoja kaikilla aallonpituuksilla. Energia, jonka suurin emittoitavien fotonien määrä riippuu kehon lämpötilasta.joka asetetaan mihin tahansa lämpötilaan absoluuttisen nollan yläpuolella, lähettää EM-aaltoja kaikilla aallonpituuksilla. Energia, jonka fotonien enimmäismäärä päästää, riippuu kehon lämpötilasta.joka on sijoitettu mihin tahansa lämpötilaan absoluuttisen nollan yläpuolelle, lähettää EM-aaltoja kaikilla aallonpituuksilla. Energia, jonka fotonien enimmäismäärä päästää, riippuu kehon lämpötilasta.
Mikä on konvektio?
Konvektio on terminologia, jota käytetään nesteiden irtotavaraliikenteessä. Tässä artikkelissa konvektion pidetään kuitenkin olevan lämpökonvektion muodossa. Toisin kuin johtuminen, konvektiota ei voi tapahtua kiinteissä aineissa. Konvektio on energiansiirtoprosessi suoran aineensiirron avulla. Nesteissä ja kaasuissa kuumennettaessa pohjasta nesteen pohjakerros lämmitetään ensin. Lämmitetty ilmakerros laajenee sitten; vähemmän tiheää kuin viileä ilma, kuumailmakerros nousee konvektiovirran muodossa. Sitten seuraava nestekerros kokee samat ilmiöt. Samaan aikaan ensimmäinen kuumailmakerros on nyt jäähtynyt ja se tulee alas. Tämä vaikutus luo johtumissilmukan, joka vapauttaa jatkuvasti alemmista kerroksista otettua lämpöä ylempiin kerroksiin. Tämä on erittäin tärkeä malli sääjärjestelmissä. Lämpö maan pinnasta vapautuu ylempään ilmakehään tässä mekanismissa.
Mitä eroa on konvektiolla ja säteilyllä?
• Jotta konvektio tapahtuisi, lämmitetyn rungon ympärillä on oltava väliaine, jossa on liikkuvia hiukkasia. Säteily ei vaadi mitään väliainetta.
• Lämmönsiirto säteilystä on nopeampaa kuin lämmönsiirto konvektiosta.
• Konvektio kuljettaa lämmön aina pois painovoimasta, kun taas säteily säteilee joka suuntaan.
