Verschil tussen convectie en straling
Share
Belangrijkste verschil - Convectie vs. Straling
Convectie en bestraling zijn beide mechanismen van warmteoverdracht. Hiermee kan thermische energie van de ene plaats naar de andere worden getransporteerd. De grootste verschil tussen convectie en straling is dat convectie is een mechanisme van warmteoverdracht dat een massastroom van materiaal omvat. Straling, aan de andere kant, is een overdracht van warmte met behulp van elektromagnetische energie. Daardoor kan straling warmte door een vacuüm overbrengen.
Wat is convectie
Convectie is het mechanisme van warmteoverdracht in materialen door massastroom van het materiaal. Om warmte te geleiden, bewegen delen van het materiaal zelf - d.w.z. er is een massaoverdracht in het materiaal. Doorgaans treedt convectie op in vloeistoffen. Effecten van convectie kunnen echter soms worden waargenomen in vaste stoffen, zoals in het geval van plaattektoniek. Er zijn twee hoofdtypen convectie: natuurlijk en gedwongen.
Convectie is een complex proces en er is geen eenvoudige vergelijking die het volledig beschrijft. We kunnen echter een benadering gebruiken voor gevallen waarin een vloeistof wordt verhit met een vast oppervlak. Voor deze gevallen, de warmteoverdrachtssnelheid 
is gegeven door,
waar 
is het oppervlak waar warmte doorheen wordt geleid, 
is de temperatuur van de vaste stof, 
is de temperatuur van lucht. 
staat bekend als de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt. Deze coëfficiënt hangt af van een aantal eigenschappen, waaronder de dichtheid, viscositeit en de stroomsnelheid van de vloeistof.
Natuurlijke convectie
In Natuurlijke convectie, materiaalstroom wordt veroorzaakt door verschillen in dichtheid. Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar een ketel water die wordt opgewarmd op een fornuis. Terwijl het water op de bodem van de waterkoker opwarmt, zet het uit. Dit betekent dat de watermoleculen nu verder uit elkaar worden geplaatst, waardoor de dichtheid van water aan de onderkant afneemt. Nu is het water onderaan de ketel minder dicht in vergelijking met het water bovenaan de ketel. Vanwege het verschil in dichtheid stijgt het warmere water van de bodem naar boven terwijl het koudere water van de bovenkant naar de bodem zakt. Het proces wordt herhaald totdat de boven- en onderkant beide op dezelfde temperatuur zijn.
De opkomende hete vloeistof kan niet langs dezelfde lijn stijgen waar de koude vloeistof zinkt. Daarom moet het fluïdum horizontaal bewegen voordat het opsteekt of zakt voor de volgende cyclus. Dit stelt in convectiecellen in de vloeistof, zoals weergegeven in het onderstaande schema.
Convectiecellen
Natuurlijke convectie is verantwoordelijk voor luchtstromingen en het is ook een van de belangrijkste factoren die betrokken zijn bij zeestromingen.
Convectie is ook een belangrijke factor in plaattektoniek. De binnenste delen van de aardmantel zijn heter dan het buitenste gedeelte en dit zorgt ervoor dat convectiecellen in de mantel worden geplaatst. De mantel is solide en de beweging van het materiaal in de mantel is vrij traag, ongeveer 20 mm per jaar.
Convectie in de mantel van de aarde
Gedwongen convectie
Gedwongen convectie treedt op wanneer de beweging van het materiaal wordt verplaatst met behulp van een extern mechanisme zoals het gebruik van een ventilator of een pomp. Luchtverhitters zijn een goed voorbeeld voor geforceerde convectie. In het menselijk lichaam fungeert het hart ook als een pomp die verantwoordelijk is voor gedwongen convectie van warmte door het lichaam.
Wat is straling
bestraling beschrijft de overdracht van warmte via elektromagnetische straling. Vanwege kinetische energie zijn moleculen waaruit objecten bestaan altijd in beweging. Dit veroorzaakt ladingen in die moleculen om te bewegen, wat resulteert in het creëren van elektromagnetische golven.
De snelheid waarmee een object warmte afgeeft door straling wordt gegeven door de Wet van Stefan-Boltzmann:
waar is het oppervlak van het object en 
is de absolute temperatuur. 
is de Stefan-Boltzmann constant, 
.
De hoeveelheid 
wordt genoemd emissie. Het heeft een waarde tussen 0 en 1. is hoger voor donkere objecten met donkere oppervlakken, die straling goed emitteren en absorberen. Glanzende oppervlakken absorberen en stoten veel minder straling uit en ze hebben emissiviteit die dichter bij 0 ligt. Een ideaal oppervlak dat zowel een perfecte absorber als een stralingsbron is, heeft een stralingsvermogen van 1 en wordt een blackbody.
Omdat het object straling uitzendt naar de omgeving, is het dat ook absorberen straling van de omgeving. Als de omgeving op een temperatuur van , de netto snelheid waarmee een lichaam warmte uitstraalt, wordt gegeven door
Als 
er is een netto warmtestraling van het lichaam naar de omgeving.
Objecten zenden sommige golflengten van straling meer uit dan andere. Typisch, hoe heter het lichaam, hoe lager de golflengte die het meest wordt uitgezonden. Heetere sterren zouden bijvoorbeeld een blauwere kleur (kleinere golflengte) moeten hebben in vergelijking met koudere, rodere (grotere golflengte). Voor een ideaal zwart lichaam op een absolute temperatuur , De wet van Wien geeft de golflengte 
die het meest wordt uitgezonden:
Bij kamertemperatuur bevindt de primaire golflengte die wordt uitgestraald door lichamen zich in het infrarode bereik. De onderstaande grafiek toont de energiedichtheid van een gegeven golflengte uitgestraald door een zwart lichaam bij verschillende temperaturen.
Straling - Wet van Wenen
Thermogrammen maken gebruik van warmtestraling die door het lichaam wordt uitgezonden om ziekten te screenen en infrarode camera's worden gebruikt om in het donker te 'zien'. Straling van verre sterren wordt ook gebruikt om de afstand tussen de aarde en de sterren te meten.
Verschil tussen convectie en straling - Thermogram van een energiezuinig huis op de voorgrond, straalt veel minder thermische energie uit in vergelijking met een traditioneel huis dat veel meer energie uitstraalt (achtergrond)
Wat is het verschil tussen Convectie en Straling
Oorsprong
Convectie vindt plaats als gevolg van thermische uitzetting van materie.
bestraling is een gevolg van de beweging van ladingen in materialen als gevolg van kinetische energie van de moleculen.
Mechanisme
Convectie omvat een overdracht van massa van een materiaal, typisch een vloeistof.
bestraling betreft een elektromagnetische golf. De materie zelf beweegt niet.
Medium
Convectie vereist een medium.
bestraling vereist geen medium en kan warmte overdragen door een vacuüm.
Temperatuurafhankelijkheid
Convectie resulteert in een hittestroomsnelheid die ongeveer rechtevenredig is aan het temperatuurverschil.
bestraling resulteert in een hittestroomsnelheid die afhankelijk is van het verschil tussen vierde krachten van temperaturen van het object en de omgeving.
