Konvekcija pret radiāciju
Konvekcija un starojums ir divi procesi, kas tiek apspriesti siltuma laukā. Konvekcija ir siltuma pārneses metode, izmantojot kustīgas daļiņas. Radiācijai nav nepieciešamas daļiņas vai barotne enerģijas pārnešanai. Abi šie procesi ir ļoti svarīgi daudzās jomās. Šie jēdzieni tiek plaši izmantoti siltuma un termodinamikas, atmosfēras zinātnes, laika apstākļu analīzes, klimata analīzes, šķidruma mehānikas un pat medicīnas zinātnēs. Ir svarīgi, lai šie jēdzieni būtu pareizi izprasti, lai gūtu panākumus tādās jomās, kurās šie jēdzieni tiek intensīvi izmantoti. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir konvekcija un starojums, to definīcijas, konvekcijas un starojuma pielietojums, to līdzības un visbeidzot atšķirība starp konvekciju un starojumu.
Kas ir radiācija?
Elektromagnētiskais starojums vai plaši pazīstams kā starojums vai EM starojums ir siltuma pārneses metode. Elektromagnētisko starojumu vispirms ierosināja Džeimss Klerks Maksvels. To vēlāk apstiprināja Heinrihs Hercs, kurš veiksmīgi radīja pirmo EM vilni. Maksvels atvasināja elektrisko un magnētisko viļņu viļņu formu un veiksmīgi prognozēja šo viļņu ātrumu. Tā kā šis viļņu ātrums bija vienāds ar gaismas ātruma eksperimentālo vērtību, Maksvels arī ierosināja, ka gaisma faktiski ir EM viļņu forma. Elektromagnētiskajiem viļņiem ir gan elektriskais lauks, gan magnētiskais lauks, kas svārstās perpendikulāri viens otram un perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam. Visiem elektromagnētiskajiem viļņiem ir vienāds ātrums vakuumā. Elektromagnētiskā viļņa frekvence izlemj tajā saglabāto enerģiju. Vēlāk, izmantojot kvantu mehāniku, tika parādīts, ka šie viļņi faktiski ir viļņu paketes. Šīs paketes enerģija ir atkarīga no viļņa frekvences. Tas pavēra viļņu - daļiņu matērijas duālu lauku. Tagad var redzēt, ka elektromagnētisko starojumu var uzskatīt par viļņiem un daļiņām. Objekts, kas atrodas jebkurā temperatūrā virs absolūtās nulles, izstaro jebkura viļņa garuma EM viļņus. Enerģija, ko izstaro maksimālais fotonu skaits, ir atkarīga no ķermeņa temperatūras.kas atrodas jebkurā temperatūrā virs absolūtās nulles, izstaros EM viļņus katrā viļņa garumā. Enerģija, ko izstaro maksimālais fotonu skaits, ir atkarīga no ķermeņa temperatūras.kas novietots jebkurā temperatūrā virs absolūtās nulles, izstaros jebkura viļņa garuma EM viļņus. Enerģija, ko izstaro maksimālais fotonu skaits, ir atkarīga no ķermeņa temperatūras.
Kas ir konvekcija?
Konvekcija ir terminoloģija, ko lieto šķidruma lielapjoma kustībai. Tomēr šajā rakstā konvekcija tiek pieņemta kā siltuma konvekcija. Atšķirībā no vadīšanas konvekcija nevar notikt cietās daļās. Konvekcija ir enerģijas nodošanas process, izmantojot tiešu vielas pārsūtīšanu. Šķidrumos un gāzēs, sildot no apakšas, vispirms tiks uzkarsēts šķidruma apakšējais slānis. Tad sasildītais gaisa slānis izplešas; karstā gaisa slānis ir mazāk blīvs nekā vēss gaiss, un tas paceļas konvekcijas strāvas veidā. Tad nākamais šķidruma slānis piedzīvo tās pašas parādības. Tikmēr pirmais karstā gaisa slānis tagad ir atdzisis, un tas nokritīs. Šis efekts rada vadīšanas loku, nepārtraukti atbrīvojot siltumu, kas tiek ņemts no apakšējiem slāņiem uz augšējiem slāņiem. Tas ir ļoti svarīgs laika apstākļu sistēmu modelis. Šajā mehānismā siltums no zemes virsmas tiek izvadīts augšējā atmosfērā.
Kāda ir atšķirība starp konvekciju un radiāciju?
• Lai notiktu konvekcija, ap apsildāmu ķermeni jābūt videi ar kustīgām daļiņām. Radiācija neprasa nekādu barotni.
• Siltuma pārnešana no radiācijas ir ātrāka nekā siltuma pārnešana no konvekcijas.
• Konvekcija vienmēr nes siltumu prom no gravitācijas, turpretī starojums tiek izstarots katrā virzienā.
