Konvekció vs sugárzás
A konvekció és a sugárzás a hő területén tárgy alt két folyamat. A konvekció a hő átadásának módja mozgó részecskék segítségével. A sugárzáshoz nem szükséges részecskék vagy közeg az energia átviteléhez. Mindkét folyamat nagyon fontos számos területen. Ezeket a fogalmakat széles körben használják a hő- és termodinamikában, a légkörtudományban, az időjárás-elemzésben, a klímaelemzésben, a folyadékmechanikában és még az orvostudományban is. Létfontosságú, hogy megfelelően megértsük ezeket a fogalmakat ahhoz, hogy kitűnjünk azokon a területeken, ahol gyakran használják ezeket a fogalmakat. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi a konvekció és a sugárzás, definícióikat, a konvekció és a sugárzás alkalmazásait, hasonlóságaikat és végül a konvekció és a sugárzás közötti különbséget.
Mi a sugárzás?
Az elektromágneses sugárzás vagy közismert nevén sugárzás vagy EM sugárzás a hőátadás egyik módja. Az elektromágneses sugárzást először James Clerk Maxwell javasolta. Ezt később Heinrich Hertz is megerősítette, aki sikeresen produkálta az első EM hullámot. Maxwell levezette az elektromos és mágneses hullámok hullámformáját, és sikeresen megjósolta e hullámok sebességét. Mivel ez a hullámsebesség megegyezett a fénysebesség kísérleti értékével, Maxwell azt is javasolta, hogy a fény valójában az EM-hullámok egy formája. Az elektromágneses hullámoknak van elektromos és egymásra merőlegesen és a hullámterjedés irányára merőlegesen rezgő mágneses tere is. Vákuumban minden elektromágneses hullám azonos sebességű. Az elektromágneses hullám frekvenciája határozza meg a benne tárolt energiát. Később kvantummechanika segítségével kimutatták, hogy ezek a hullámok valójában hullámcsomagok. Ennek a csomagnak az energiája a hullám frekvenciájától függ. Ez megnyitotta a hullám-részecske-kettős anyag mezőjét. Most már látható, hogy az elektromágneses sugárzás hullámoknak és részecskéknek tekinthető. Az abszolút nulla feletti bármely hőmérsékletű objektum minden hullámhosszúságú EM hullámokat bocsát ki. Az energia, amelyet a fotonok maximális száma kibocsát, a test hőmérsékletétől függ.
Mi az a konvekció?
A konvekció a folyadékok tömeges mozgására használt terminológia. Ebben a cikkben azonban a konvekciót hőkonvekciónak tekintjük. A vezetéstől eltérően a konvekció nem megy végbe szilárd testekben. A konvekció az energia átvitelének folyamata közvetlen anyagátvitel útján. Folyadékokban és gázokban, ha alulról melegítjük, először a folyadék alsó rétege melegszik fel. A felmelegített levegőréteg ezután kitágul; a hideg levegőnél kisebb sűrűség miatt a forró levegő réteg konvekciós áram formájában felemelkedik. Ekkor a következő folyadékréteg ugyanezt a jelenséget tapasztalja. Közben az első meleglevegő-réteg most lehűl, és le fog jönni. Ez a hatás egy vezetési hurkot hoz létre, amely az alsó rétegekből felvett hőt folyamatosan átengedi a felső rétegeknek. Ez egy nagyon fontos minta az időjárási rendszerekben. Ebben a mechanizmusban a föld felszínének hője a felső légkörbe kerül.
Mi a különbség a konvekció és a sugárzás között?
• A konvekció létrejöttéhez mozgó részecskéket tartalmazó közegnek kell jelen lennie a fűtött test körül. A sugárzás nem igényel közeget.
• A sugárzásból származó hőátadás gyorsabb, mint a konvekcióból származó hőátadás.
• A konvekció mindig elviszi a hőt a gravitációtól, míg a sugárzás minden irányban kibocsátódik.
