Verschil tussen geleiding en convectie

Conductie versus convectie | Wat is geleiding? Wat is convectie?

Geleiding en convectie zijn twee fenomenen die men tegenkomt in warmte en thermodynamica. Deze twee concepten zijn erg belangrijk als het gaat om begrip van warmteoverdracht. Straling samen met geleiding en convectie vormen de drie vormen van warmteoverdracht. Velden als thermodynamica, warmtemotoren, kunstmatige weersystemen, meteorologie en zelfs onze fysiologie zijn afhankelijk van de principes van geleiding en convectie. Het is essentieel om een ​​goed begrip te hebben van geleiding en convectie samen met straling om een ​​goed begrip van deze velden te hebben. In dit artikel gaan we bespreken wat geleiding en convectie zijn, de reden voor geleiding en convectie, hun gelijkenissen, wat zijn de dagelijkse incidenten die we kunnen waarnemen als gevolg van geleiding en convectie, hun overeenkomsten en uiteindelijk hun verschillen.

Wat is geleiding?

Geleiding wordt gedefinieerd als de overdracht van thermische energie tussen gebieden van materie als gevolg van een temperatuurgradiënt. Geleiding kan in elk materiaal gebeuren, maar wat de praktijk betreft, wordt geleiding alleen toegepast op vaste stoffen. Wanneer vaste stoffen worden verwarmd trillen atomen en moleculen in de vaste stof als gevolg van de kinetische energie die wordt ontvangen door verwarming, de botsingen van deze trillende atomen met de naburige atomen zorgen ervoor dat de naburige atomen trillen, vandaar dat de trillingen worden overgebracht naar het andere uiteinde van de solide. De atomen aan het oppervlak van de vaste stof geven de energie vrij van de vibratie naar de open ruimte. Voor een uniforme staaf in een stabiele toestand met geïsoleerde zijden en alleen de twee uiteinden zijn vrijgemaakt, is de snelheid van de warmtestroom rechtevenredig met het oppervlak van de warmteabsorptie- en temperatuurgradiënt. De stabiele toestand is wanneer er een thermisch evenwicht is tussen alle punten, wat betekent dat de temperatuur van een punt niet varieert met de tijd. Gassen en vloeistoffen vertonen ook geleiding, maar dit is in de vorm van directe molecuulbotsingen. Ze trillen niet als vaste deeltjes.

Wat is convectie?

Convectie is de gebruikte terminologie voor bulkbewegingen van vloeistoffen. In dit artikel wordt convectie echter gezien als warmte-convectie. In tegenstelling tot geleiding kan convectie niet plaatsvinden in vaste stoffen. Convectie is het proces van overdracht van energie door directe overdracht van materie. In vloeistoffen en gassen, wanneer verwarmd vanaf de bodem, zal de onderste laag van de vloeistof worden verwarmd. De verwarmde luchtlaag zet uit en is minder dicht dan de koele lucht; de heteluchtlaag stijgt in de vorm van convectiestroom. Dan ervaart de volgende vloeistoflaag dezelfde verschijnselen. Ondertussen is de eerste heteluchtlaag nu afgekoeld en zal deze naar beneden komen. Dit effect creëert een geleidingslus, waardoor de warmte die van de onderste lagen wordt afgenomen continu wordt vrijgegeven aan de bovenste lagen. Dit is een heel belangrijk patroon in weersystemen. De warmte van het oppervlak van de aarde wordt vrijgegeven aan de bovenste atmosfeer in dit mechanisme.