Verschil tussen geleiding en convectie

De verandering van energie tussen twee systemen (lichamen) als gevolg van hun verschillende temperaturen wordt warmteoverdracht genoemd. De warmteoverdracht van het ene naar het andere lichaam vindt spontaan plaats, van de warmere (hogere temperatuur) tot het koudere lichaam (lagere temperatuur). Als er geen andere oorzaken zijn, verandert de toestand van de waargenomen systemen totdat de warmtebalans is vastgesteld. In principe zijn er drie manieren van warmteoverdracht: geleiding, convectie en straling.

Wat is geleiding?

Warmtegeleiding is een manier van warmtebeweging die kenmerkend is voor vaste materialen, hoewel deze ook (maar met verwaarloosbare intensiteit) voorkomt in vloeistoffen. Dit betekent dat geleiding een proces is van warmteoverdracht door een medium zonder massatransport. Wanneer er een temperatuurverschil is tussen verschillende delen van een systeem, vindt er een warmteoverdracht plaats waardoor de energie van het gebied (lichaam) met een hogere temperatuur het gebied met het lagere temperatuurbereik passeert. Energie wordt overgedragen van deeltje naar deeltje, d.w.z. warmte beweegt van het ene einde naar het andere einde, terwijl de substantie (systeem, lichaam) niet-actief is. Geleiding vindt plaats in homogene niet-geleidende harde lichamen, en het wordt gedaan door de warmte van het ene deeltje naar het andere over te brengen, zonder enige zichtbare beweging. Op dezelfde manier gebeurt hetzelfde in een homogeen, doorzichtig hard lichaam, zoals glas en kwarts, terwijl een deel van de warmte ook wordt uitgevoerd met straling. Volgens de moleculaire kinetiek theorie, wordt deze methode van warmteoverdracht gedaan door botsing van moleculen. Moleculen in het warmere lichaam hebben een hogere snelheid en bij botsen neemt hun snelheid (temperatuur) af, terwijl de langzamere (koudere) moleculen sneller worden. Het kenmerk van het materiaal dat de intensiteit van de warmtebeweging door het materiaal aangeeft, wordt thermische geleidbaarheidscoëfficiënt - λ (W / m ° C) genoemd en het is een maat voor hoe goed een warmtegeleider een materiaal is en het beïnvloedt de warmteoverdracht snelheid. De hoeveelheid warmte Q die door geleiding door de homogene plaat zal worden geleid, kan worden berekend volgens de volgende formule:

Wat is convectie?

Convectie is een overdracht van warmte door circulatie of verplaatsing van de warme deeltjes naar een koelere ruimte. Dit is een ander intuïtief concept omdat we weten dat warme lucht of water omhoog gaat. Met omtrek worden de koelere deeltjes verschoven (verwisseld) met de warmere. De koude deeltjes worden vervolgens verwarmd en het proces blijft convectiestroming produceren. Convectieve overdracht vindt plaats tussen de buitenste wanden van het lichaam en de omgeving, evenals tussen de binnenwanden en het lichaam en de binnenomgeving. In het geval van convectie vindt de warmteoverdracht plaats langs de grens van het vaste lichaam en de vloeistof eromheen. Dit soort warmteoverdracht treedt alleen op als de vloeistof in beweging is. Het verloop van de warmtebeweging hangt af van de temperatuur van het vaste lichaam en de vloeistof die rond dat lichaam beweegt. Wanneer de beweging van de vloeistof bijvoorbeeld wordt veroorzaakt door een mixer of een pomp met een ventilator, wordt de convectie geforceerd. Anders is het natuurlijk. De hoeveelheid warmte die wordt uitgezonden in de tijdseenheid over een gebied Fz (thermische stroom) wordt bepaald op basis van de uitdrukking:   waar: 
coëfficiënt van warmteoverdracht door convectie, t¹, t² fluïda en lichaamstemperatuur, F² - het lichaamsoppervlak bedekt met vloeistof.
Het proces van convectie in vloeistoffen wordt altijd gevolgd door de overdracht van warmte door geleiding, omdat de deeltjes altijd in direct contact met elkaar komen.

Verschil tussen geleiding en convectie

1) Definitie van geleiding en convectie

Geleiding is een mechanisme van warmteoverdracht door vaste materialen. Geleiding als een proces vertegenwoordigt een uitwisseling van kinetische energie van moleculen in hun onderlinge botsingen. Bij de botsing van moleculen wordt kinetische energie uitgewisseld, waardoor snellere moleculen met hogere kinetische energie en grotere warmte een deel van de warmte afgeven aan langzamere moleculen met een lager warmteniveau. Convectie is een mechanisme van indirecte warmteoverdracht. Afhankelijk van de temperatuur van het vaste lichaam en de vloeistof, geeft een van hen (warmer) en de andere (koeler) thermische energie. Hoe groter de bewegingssnelheid van de vloeistof, hoe meer convectie.

2) Oorzaak van geleiding en convectie

Geleiding gebeurt vanwege het verschil tussen de oren, terwijl er een densiteitsverschil is in het geval van convectie.

3) Voorkomen van geleiding en convectie

Geleiding vindt alleen plaats in vaste stoffen (directe overdracht van energie). Convectie vindt plaats door stroom van energie in vloeistoffen.

Geleiding versus convectie: vergelijkingsschema

Samenvatting van geleiding en convectie

• Warmteoverdracht gebeurt telkens wanneer er een temperatuurverschil is tussen twee punten in een bepaalde omgeving. Deze overdracht is een warmte-energie die passeert als gevolg van het temperatuurverschil.
• Geleiding is een directe overdracht van energie van deeltjes van een materie (vast of vloeibaar) van een verhoogd energieniveau naar deeltjes op een lager energetisch niveau, als een gevolg van de interactie tussen de deeltjes.
• Convectie is de overdracht van energie tussen het oppervlak van een materiaal en een vloeistof die wordt verspreid over / onder het materiaal of in het fluïdum zelf (vloeistof of gas). Variaties in temperatuur resulteren in verschillen in vloeistofdichtheid, die beweging van moleculen veroorzaakt, waardoor de hete delen met een kleinere massa omhoog gaan, terwijl de koude delen het tegenovergestelde doen. Deze bewegingen resulteren in een temperatuurbalans. In de natuurkunde staat dit proces bekend als "Brownse beweging".