Konvekcija prieš radiaciją
Konvekcija ir spinduliuotė yra du procesai, aptariami šilumos srityje. Konvekcija yra šilumos perdavimo būdas naudojant judančias daleles. Radiacijai nereikia dalelių ar terpės energijai perduoti. Abu šie procesai yra labai svarbūs daugelyje sričių. Šios sąvokos plačiai naudojamos šilumos ir termodinamikos, atmosferos mokslų, orų analizės, klimato analizės, skysčių mechanikos ir net medicinos moksluose. Labai svarbu tinkamai suprasti šias sąvokas, kad galėtume tobulėti tokiose srityse, kuriose šios sąvokos vartojamos daug. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra konvekcija ir spinduliuotė, jų apibrėžimai, konvekcijos ir spinduliuotės pritaikymai, jų panašumai ir galiausiai skirtumas tarp konvekcijos ir spinduliuotės.
Kas yra radiacija?
Elektromagnetinė spinduliuotė arba paprastai žinoma kaip spinduliuotė arba EM spinduliuotė yra šilumos perdavimo būdas. Elektromagnetinę spinduliuotę pirmasis pasiūlė Jamesas Clerkas Maxwellas. Vėliau tai patvirtino Heinrichas Hertzas, kuris sėkmingai sukūrė pirmąją EM bangą. Maxwellas išvedė elektrinių ir magnetinių bangų bangos formą ir sėkmingai numatė šių bangų greitį. Kadangi šis bangos greitis buvo lygus eksperimentinei šviesos greičio vertei, Maxwellas taip pat pasiūlė, kad šviesa iš tikrųjų yra EM bangų forma. Elektromagnetinės bangos turi ir elektrinį, ir magnetinį lauką, svyruojantį statmenai viena kitai ir statmenai bangos sklidimo krypčiai. Visų elektromagnetinių bangų greitis vakuume yra vienodas. Elektromagnetinės bangos dažnis apsprendžia joje sukauptą energiją. Vėliau naudojant kvantinę mechaniką buvo parodyta, kad šios bangos iš tikrųjų yra bangų paketai. Šio paketo energija priklauso nuo bangos dažnio. Tai atvėrė bangų lauką – materijos dalelių dvilypumą. Dabar galima pastebėti, kad elektromagnetinė spinduliuotė gali būti laikoma bangomis ir dalelėmis. Objektas, kurio temperatūra yra aukštesnė už absoliutų nulį, skleis kiekvieno bangos ilgio EM bangas. Energija, kurią išskiria didžiausias fotonų skaičius, priklauso nuo kūno temperatūros.
Kas yra konvekcija?
Konvekcija yra terminija, vartojama dideliems skysčių judėjimams. Tačiau šiame straipsnyje konvekcija laikoma šilumos konvekcijos forma. Kitaip nei laidumas, konvekcija negali vykti kietose medžiagose. Konvekcija yra energijos perdavimo procesas per tiesioginį medžiagų perdavimą. Skysčiuose ir dujose, kaitinant iš apačios, pirmiausia įkaista apatinis skysčio sluoksnis. Tada įkaitęs oro sluoksnis plečiasi; Būdamas mažiau tankus nei vėsus oras, karšto oro sluoksnis kyla konvekcinės srovės pavidalu. Tada kitas skysčio sluoksnis patiria tuos pačius reiškinius. Tuo tarpu pirmasis karšto oro sluoksnis dabar atvėsęs ir nusileis. Šis efektas sukuria laidumo kilpą, nuolat išleidžiant šilumą iš apatinių sluoksnių į viršutinius sluoksnius. Tai labai svarbus orų sistemų modelis. Šiuo mechanizmu šiluma iš žemės paviršiaus išleidžiama į viršutinę atmosferos sluoksnį.
Kuo skiriasi konvekcija ir radiacija?
• Kad įvyktų konvekcija, aplink šildomą kūną turi būti terpė su judančiomis dalelėmis. Radiacijai nereikia jokios terpės.
• Šilumos perdavimas iš spinduliuotės yra greitesnis nei šilumos perdavimas iš konvekcijos.
• Konvekcija visada neša šilumą nuo gravitacijos, o spinduliuotė skleidžiama visomis kryptimis.
