Konvekce vs záření
Konvekce a sálání jsou dva procesy diskutované na poli tepla. Konvekce je způsob přenosu tepla pomocí pohybujících se částic. Záření nepotřebuje k přenosu energie částice ani médium. Oba tyto procesy jsou velmi důležité v mnoha oblastech. Tyto koncepty jsou široce používány v oblasti tepla a termodynamiky, vědy o atmosféře, analýze počasí, analýze klimatu, mechanice tekutin a dokonce i lékařských vědách. Je životně důležité těmto pojmům správně porozumět, abyste mohli vynikat v oblastech, které tyto pojmy hojně využívají. V tomto článku budeme diskutovat o tom, co je konvekce a záření, jejich definice, aplikace konvekce a záření, jejich podobnosti a nakonec rozdíl mezi konvekcí a zářením.
Co je záření?
Elektromagnetické záření nebo běžně známé jako záření nebo EM záření je způsob přenosu tepla. Elektromagnetické záření poprvé navrhl James Clerk Maxwell. To později potvrdil Heinrich Hertz, který úspěšně vyrobil první EM vlnu. Maxwell odvodil tvar vlny pro elektrické a magnetické vlny a úspěšně předpověděl rychlost těchto vln. Protože tato rychlost vlny byla rovna experimentální hodnotě rychlosti světla, Maxwell také navrhl, že světlo bylo ve skutečnosti formou EM vln. Elektromagnetické vlny mají jak elektrické pole, tak magnetické pole oscilující navzájem kolmo a kolmo ke směru šíření vln. Všechny elektromagnetické vlny mají ve vakuu stejnou rychlost. Frekvence elektromagnetické vlny rozhoduje o energii v ní uložené. Později se pomocí kvantové mechaniky ukázalo, že tyto vlny jsou ve skutečnosti balíčky vln. Energie tohoto paketu závisí na frekvenci vlny. Tím se otevřelo pole vlno-částicové duality hmoty. Nyní je vidět, že elektromagnetické záření lze považovat za vlny a částice. Objekt, který je umístěn v jakékoli teplotě nad absolutní nulou, bude emitovat EM vlny každé vlnové délky. Energie, kterou je maximální počet emitovaných fotonů, závisí na teplotě tělesa.
Co je konvekce?
Konvekce je terminologie používaná pro hromadné pohyby tekutin. V tomto článku je však konvekce brána jako konvekce tepla. Na rozdíl od vedení nemůže konvekce probíhat v pevných látkách. Konvekce je proces přenosu energie přímým přenosem hmoty. V kapalinách a plynech se při zahřívání zespodu nejprve ohřeje spodní vrstva tekutiny. Ohřátá vzduchová vrstva se pak rozpíná; protože je méně hustá než studený vzduch, vrstva horkého vzduchu stoupá ve formě konvekčního proudu. Potom další vrstva tekutiny zažívá stejný jev. Mezitím je první vrstva horkého vzduchu nyní ochlazena a dojde k jejímu poklesu. Tento efekt vytváří vodivostní smyčku, která nepřetržitě uvolňuje teplo odebrané ze spodních vrstev do horních vrstev. To je velmi důležitý vzorec v povětrnostních systémech. Teplo z povrchu Země se tímto mechanismem uvolňuje do horních vrstev atmosféry.
Jaký je rozdíl mezi konvekcí a radiací?
• Aby došlo ke konvekci, musí být kolem ohřívaného tělesa přítomno médium s pohyblivými částicemi. Záření nevyžaduje žádné médium.
• Přenos tepla sáláním je rychlejší než přenos tepla konvekcí.
• Konvekce vždy odvádí teplo od gravitace, zatímco záření je vyzařováno všemi směry.
