Konduksjon vs konveksjon | Hva er ledning? Hva er konveksjon?
Konduksjon og konveksjon er to fenomener man møter i varme og termodynamikk. Disse to konseptene er svært viktige når det kommer til forståelse av varmeoverføring. Stråling sammen med ledning og konveksjon utgjør de tre formene for varmeoverføring. Felt som termodynamikk, varmemotorer, kunstige værsystemer, meteorologi og til og med vår fysiologi er avhengig av prinsippene for ledning og konveksjon. Det er viktig å ha god forståelse for ledning og konveksjon sammen med stråling for å ha en god forståelse av disse feltene. I denne artikkelen skal vi diskutere hva ledning og konveksjon er, årsaken til ledning og konveksjon, deres likheter, hva er de daglige hendelsene vi kan observere på grunn av ledning og konveksjon, deres likheter og til slutt deres forskjeller.
Hva er ledning?
Konduksjon er definert som overføring av termisk energi mellom områder av materie på grunn av en temperaturgradient. Ledning kan skje i ethvert materiale, men når det gjelder praksis, brukes ledning kun på faste stoffer. Når faste stoffer varmes opp, vibrerer atomer og molekyler inne i faststoffet på grunn av kinetisk energi mottatt fra oppvarming, kollisjonene mellom disse vibrerende atomene med naboatomene får naboatomene til å vibrere, og vibrasjonene overføres derfor til den andre enden av fast. Atomene på overflaten av det faste stoffet frigjør energien fra vibrasjonen til det åpne rommet. For en jevn stang i stabil tilstand med sider isolert og bare de to endene er eksponert, er varmestrømningshastigheten direkte proporsjonal med arealet av varmeabsorpsjon og temperaturgradient. Den stabile tilstanden er når det er termisk likevekt mellom alle punktene, noe som betyr at temperaturen til et punkt ikke varierer med tiden. Gasser og væsker viser også ledning, men dette er i form av direkte molekylkollisjoner. De vibrerer ikke som faste stoffer.
Hva er konveksjon?
Konveksjon er terminologien som brukes for bulkbevegelser av væsker. Imidlertid er konveksjon i denne artikkelen tatt for å være i form av varmekonveksjon. I motsetning til ledning kan ikke konveksjon finne sted i faste stoffer. Konveksjon er prosessen med å overføre energi gjennom direkte materieoverføring. I væsker og gasser, når de varmes opp fra bunnen, vil bunnlaget av væsken varmes opp. Det oppvarmede luftlaget ekspanderer deretter, og er mindre tett enn den kjølige luften; varmluftlaget stiger i form av konveksjonsstrøm. Da opplever det neste væskelaget de samme fenomenene. I mellomtiden er det første varmluftlaget nå kjølt ned, og det vil komme ned. Denne effekten skaper en ledningssløyfe, som kontinuerlig frigjør varmen som tas fra de nedre lagene til de øvre lagene. Dette er et veldig viktig mønster i værsystemer. Varmen fra jordoverflaten frigjøres til den øvre atmosfæren i denne mekanismen.
Hva er forskjellen mellom konduksjon og konveksjon?
• Konduksjon skjer i alle medier, mens konveksjon ikke er mulig i faste stoffer.
• Konveksjon innebærer flyt av stoff i bulk mens ledning innebærer at stoff vibrerer rundt et fast punkt.
• I et lukket system er varmetap ved konveksjon ikke mulig, men varmetap fra ledning er mulig.
