Diferența dintre convecție și radiație
Share
Diferența principală - Convecția vs. Radiație
Convecție și radiație sunt ambele mecanisme de transfer de căldură. Acestea permit transportul energiei termice de la un loc la altul. principala diferență între convecție și radiație este asta convecția este un mecanism de transfer de căldură care implică un flux de masă de material. Radiația, pe de altă parte, este un transfer de căldură utilizând energia electromagnetică. În consecință, radiația poate transfera căldura printr-un vid.
Ce este Convecția
Convecția este mecanismul transferului de căldură în materiale prin fluxul de masă al materialului. Pentru a efectua căldura, anumite părți ale materialului se mișcă - adică există un transfer de masă în interiorul materialului. De obicei, convecția are loc în fluide. Cu toate acestea, efectele convecției pot fi observate uneori în solide, ca în cazul tectonicii plăcilor. Există două tipuri principale de convecție: natural și forţat.
Convecția este un proces complex și nu există o ecuație simplă care o descrie pe deplin. Cu toate acestea, putem folosi o aproximare pentru cazurile în care un fluid este încălzit pe o suprafață solidă. În aceste cazuri, rata de transfer de căldură 
este dat de,
Unde 
este suprafața căreia este transferată căldura, 
este temperatura solidului, 
este temperatura aerului. 
este cunoscut sub numele de coeficientul de transfer termic convectiv. Acest coeficient depinde de un număr de proprietăți, inclusiv densitatea, vâscozitatea și debitul fluidului.
Convecția naturală
În convecție naturală, fluxul de materiale este cauzat de diferențele de densitate. De exemplu, să luăm în considerare o fierbere de apă încălzită pe o sobă. Pe măsură ce apa se încălzește la partea inferioară a vasului, se extinde. Acest lucru înseamnă că moleculele de apă sunt acum amplasate mai departe, ceea ce determină scăderea densității apei la fund. Acum, apa de la baza fierbătorului este mai puțin densă în comparație cu apa din vârful cazanului. Datorită diferenței de densitate, apa mai caldă din partea de jos se ridică în partea de sus, în timp ce apa mai rece din partea superioară se scufundă spre fund. Procesul se repetă până când partea superioară și cea inferioară sunt ambele la aceeași temperatură.
Fluidul fierbinte în creștere nu se poate ridica de-a lungul aceleiași linii în care fluidul rece se scufunda. Prin urmare, lichidul trebuie să se deplaseze orizontal înainte de a crește / scufunda pentru următorul ciclu. Acest lucru se stabilește celule de convecție în fluid, așa cum se arată în diagrama de mai jos.
Celule de convecție
Convecția naturală este responsabilă de curenții de aer și este, de asemenea, unul dintre principalii factori implicați în curenții oceanici.
Convecția este, de asemenea, un factor important în tectonica plăcilor. Părțile interioare ale mantalei Pământului sunt mai fierbinți decât partea exterioară, ceea ce face ca celulele de convecție să fie instalate în manta. Mantaua este solidă, iar mișcarea materialului din manta este destul de lentă, aproximativ 20 mm pe an.
Convecție în mantaua Pământului
Convecția forțată
Convecție forțată apare când mișcarea materialului este deplasată utilizând un mecanism extern, cum ar fi utilizarea unui ventilator sau a unei pompe. Încălzitoarele cu ventilator reprezintă un bun exemplu pentru convecția forțată. În corpul uman, inima acționează și ca o pompă responsabilă de convecția forțată a căldurii în jurul corpului.
Ce este radiația
radiație descrie transferul de căldură prin radiații electromagnetice. Datorită energiei cinetice, moleculele care alcătuiesc obiectele sunt întotdeauna în mișcare. Acest lucru face ca încărcăturile în acele molecule să se miște, ceea ce duce la crearea undelor electromagnetice.
Rata la care un obiect emană căldură prin radiație este dată de Legea lui Stefan-Boltzmann:
Unde este suprafața obiectului și 
este temperatura absolută. 
este Stefan-Boltzmann constantă, 
.
Cantitatea 
se numește emisivitate. Este nevoie de o valoare între 0 și 1. este mai mare pentru obiecte mai întunecate, cu suprafețe mai întunecate, care emit și absorb radiații bine. Suprafețele lucioase absorb și emit radiații mult mai puțin și au emisivități mai aproape de 0. O suprafață ideală care este atât un absorbant perfect cât și un emițător de radiație are o emisivitate de 1 și este numită corpuluinegru.
Deoarece obiectul emit radiații în împrejurimi, este, de asemenea absorbant radiații din împrejurimi. Dacă împrejurimile sunt la o temperatură de , rata netă la care un organism emite căldură este dată de
Dacă 
există o radiație netă de căldură este de la corp la împrejurimi.
Obiectele emit mai multe radiații de radiații mai mult decât altele. În mod obișnuit, cu cât este mai fierbinte corpul, cu atât este mai mică lungimea de undă care este emisă cel mai mult. De exemplu, stelele mai calde ar trebui să aibă o culoare mai albastră (lungime de undă mai mică) în comparație cu cele mai reci, mai călduroase (lungime de undă mai mare). Pentru un corp negru ideal la o temperatură absolută , Legea lui Wien dă lungimea de undă 
care este emisă cel mai mult:
La temperatura camerei, lungimea de undă primară radiată de corpuri este în intervalul infraroșu. Graficul de mai jos prezintă densitatea energetică a unei lungimi de undă date radiată de o caroserie neagră la diferite temperaturi diferite.
Radiație - Legea Wien
Termogramele fac uz de radiațiile termice emise de corp pentru a monitoriza bolile, iar camerele infraroșii sunt folosite pentru a "vedea" în întuneric. Radiația de la stele îndepărtate este de asemenea folosită pentru a măsura distanța dintre Pământ și stele.
Diferența dintre convecție și radiație - Termograma unei case eficiente din punct de vedere energetic în prim-plan, care radiază mult mai puțină energie termică în comparație cu o casă tradițională care emite mult mai multă energie (fundal)
Care este diferența dintre Convecție și Radiație
Origine
Convecție are loc ca urmare a expansiunii termice a materiei.
radiație este rezultatul mișcării încărcărilor în materiale datorită energiei cinetice a moleculelor.
Mecanism
Convecție implică un transfer de masă dintr-un material, de obicei un fluid.
radiație implică un val electromagnetic. Materia însăși nu se mișcă.
Mediu
Convecție necesită un mediu.
radiație nu necesită un mediu și poate transfera căldura printr-un vid.
Dependența de temperatură
Convecție determină o rată a debitului de căldură care este aproximativ direct proporțională cu diferența de temperatură.
radiație determină o rată de curgere a căldurii care depinde de diferența dintre puterile a patra a temperaturilor obiectului și a împrejurimilor.
