Konvekcijos ir radiacijos skirtumas

Konvekcija vs radiacija

Konvekcija ir radiacija yra du procesai, aptariami šilumos srityje. Konvekcija yra šilumos perdavimo būdas, naudojant judančias daleles. Norint perduoti energiją, radiacijai nereikia dalelių ar terpės. Abu šie procesai yra labai svarbūs daugelyje sričių. Šios sąvokos plačiai naudojamos šilumos ir termodinamikoje, atmosferos moksle, orų analizėje, klimato analizėje, skysčių mechanikoje ir net medicinos moksluose. Labai svarbu tinkamai suprasti šias sąvokas, kad galėtume tobulėti tokiose srityse, kuriose šios sąvokos yra labai naudojamos. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra konvekcija ir radiacija, jų apibrėžimai, konvekcijos ir radiacijos pritaikymai, jų panašumai ir, pagaliau, skirtumas tarp konvekcijos ir radiacijos.

Kas yra radiacija?

Elektromagnetinė spinduliuotė arba paprastai vadinama radiacija arba EM spinduliuote yra šilumos perdavimo būdas. Elektromagnetinę spinduliuotę pirmiausia pasiūlė Jamesas Clerkas Maxwellas. Vėliau tai patvirtino Heinrichas Hertzas, sėkmingai pagaminęs pirmąją EM bangą. Maksvelas nustatė elektrinių ir magnetinių bangų formą ir sėkmingai numatė šių bangų greitį. Kadangi šis bangos greitis buvo lygus eksperimentinei šviesos greičio vertei, Maksvelas taip pat pasiūlė, kad šviesa iš tikrųjų buvo EM bangų forma. Elektromagnetinės bangos turi ir elektrinį lauką, ir magnetinį lauką, svyruojantį statmenai viena kitai ir statmeną bangų sklidimo krypčiai. Visų elektromagnetinių bangų greitis vakuume yra vienodas. Elektromagnetinės bangos dažnis lemia joje kaupiamą energiją. Vėliau, naudojant kvantinę mechaniką, buvo parodyta, kad šios bangos iš tikrųjų yra bangų paketai. Šio paketo energija priklauso nuo bangos dažnio. Tai atvėrė materijos bangos ir dalelių dualumo lauką. Dabar matyti, kad elektromagnetinę spinduliuotę galima laikyti bangomis ir dalelėmis. Objektas, kurio temperatūra yra aukštesnė nei absoliutus nulis, spinduliuos kiekvieno bangos ilgio EM bangas. Energija, kurią išskiria didžiausias fotonų skaičius, priklauso nuo kūno temperatūros.

Kas yra konvekcija?

Konvekcija yra terminai, naudojami dideliam skysčių judėjimui. Tačiau šiame straipsnyje konvekcija laikoma šilumos konvekcija. Skirtingai nuo laidumo, konvekcija negali vykti kietose medžiagose. Konvekcija yra energijos perdavimo procesas tiesiogiai perduodant materiją. Skysčiuose ir dujose, kaitinant iš apačios, pirmiausia bus šildomas apatinis skysčio sluoksnis. Tada pašildyto oro sluoksnis išsiplečia; būdamas mažiau tankus nei vėsus oras, karšto oro sluoksnis pakyla konvekcinės srovės pavidalu. Tuomet kitas skysčio sluoksnis patiria tuos pačius reiškinius. Tuo tarpu pirmasis karšto oro sluoksnis dabar yra atvėsęs, ir jis nusileis. Šis efektas sukuria laidumo kilpą, nuolat išleidžiant šilumą, paimtą iš apatinių sluoksnių į viršutinius. Tai labai svarbus orų sistemų modelis. Šiuo mechanizmu šiluma iš žemės paviršiaus išleidžiama į viršutinę atmosferą.