Forskjellen mellom konveksjon og stråling
Share
Hovedforskjell - Konveksjon vs Stråling
konveksjon og stråling er begge mekanismer for varmeoverføring. De tillater termisk energi å bli transportert fra ett sted til et annet. De hovedforskjell mellom konveksjon og stråling er det konveksjon er en mekanisme for varmeoverføring som innebærer en massestrøm av materiale. Stråling er derimot en overføring av varme ved hjelp av elektromagnetisk energi. Derfor kan stråling overføre varme gjennom et vakuum.
Hva er konveksjon
Konveksjon er mekanismen for varmeoverføring i materialer gjennom massestrøm av materialet. For å lede varme, beveger deler av materialet seg selv - det er en masseoverføring i materialet. Vanligvis oppstår konveksjon i væsker. Imidlertid kan effekter av konveksjon ses noen ganger i faste stoffer, som i tilfelle av platetektonikk. Det er to hovedtyper av konveksjon: naturlig og tvang.
Konveksjon er en kompleks prosess, og det er ingen enkel ligning som fullt ut beskriver den. Imidlertid kan vi benytte en tilnærming til tilfeller der et væske oppvarmes ved hjelp av en solid overflate. For disse tilfellene er varmeoverføringshastigheten 
er gitt av,
hvor 
er overflaten som varmen overføres gjennom, 
er temperaturen på det faste stoffet, 
er temperaturen på luften. 
er kjent som konvektiv varmeoverføringskoeffisient. Denne koeffisienten avhenger av et antall egenskaper, inkludert densitet, viskositet og strømningshastighet av fluidet.
Naturlig konveksjon
I naturlig konveksjon, flyt av materialer skyldes forskjeller i tetthet. For eksempel, la oss vurdere en vannkoker som blir oppvarmet på en komfyr. Som vannet oppvarmer seg på bunnen av kjelen, ekspanderer den. Dette betyr at vannmolekylene nå plasseres lenger fra hverandre, noe som fører til at tettheten av vann i bunnen minker. Nå er vannet på bunnen av kjelen mindre tett sammenlignet med vannet på toppen av kjelen. På grunn av tetthetsforskjellen stiger det varmere vannet fra bunnen til toppen mens det kaldere vannet fra toppen synker til bunnen. Prosessen gjentas til toppen og bunnen er begge ved samme temperatur.
Den stigende varme væsken kan ikke stige langs samme linje der det kalde væsken synker. Derfor må væsken bevege seg horisontalt før den stiger / synker for neste syklus. Dette setter opp konveksjon celler i væsken, som vist i diagrammet nedenfor.
Konveksjonsseller
Naturlig konveksjon er ansvarlig for luftstrømmer, og det er også en av hovedfaktorene i havstrømmer.
Konveksjon er også en viktig faktor i platetektonikk. De indre delene av jordens mantel er varmere enn ytre delen, og dette fører til at konveksjonsceller settes opp i mantelen. Mantelen er solid, og bevegelsen av materiale i mantelen er ganske treg, ca 20 mm per år.
Konveksjon i jordens mantel
Tvungen konveksjon
Tvungen konveksjon oppstår når bevegelsen av materiale flyttes ved hjelp av en ekstern mekanisme som for eksempel bruk av en vifte eller en pumpe. Varmevifter er et godt eksempel på tvungen konveksjon. I menneskekroppen fungerer hjertet også som en pumpe som er ansvarlig for tvungen konveksjon av varme rundt kroppen.
Hva er stråling
Stråling beskriver overføring av varme via elektromagnetisk stråling. På grunn av kinetisk energi, er molekyler som sminker objekter alltid i bevegelse. Dette fører til at ladningene i disse molekylene beveger seg, noe som resulterer i dannelsen av elektromagnetiske bølger.
Hastigheten ved hvilken et objekt utsender varme gjennom stråling er gitt av Stefan-Boltzmann lov:
hvor er overflaten av objektet og 
er dens absolutte temperatur. 
er den Stefan-Boltzmann konstant, 
.
Kvantiteten 
er kalt emissivitet. Det tar en verdi mellom 0 og 1. er høyere for mørkere gjenstander med mørkere overflater, som avgir og absorberer stråling godt. Skinnende overflater absorberer og avgir mye mindre stråling, og de har emissiviteter nærmere 0. En ideell overflate som både er en perfekt absorber og en stråleresender har en emissivitet på 1 og kalles en black.
Da objektet sender stråling til omgivelsene, er det også absorberende stråling fra omgivelsene. Hvis omgivelsene har en temperatur på , nettofrekvensen hvor en kropp utstråler varmen er gitt av
Hvis 
det er en netto varme stråling er fra kroppen til omgivelsene.
Objekter avgir noen bølgelengder av stråling mer enn andre. Vanligvis er het varmere kroppen, jo lavere bølgelengden er det mest utstrålede. For eksempel bør varmere stjerner ha en blåere farge (mindre bølgelengde) sammenlignet med kaldere, røde segler (større bølgelengde). For en ideell blackbody ved en absolutt temperatur , Wiens lov gir bølgelengden 
som sendes mest ut:
Ved romtemperatur er den primære bølgelengden som utstråles av legemer i det infrarøde området. Grafen nedenfor viser energidensiteten til en gitt bølgelengde som utstråles av en svartbody ved flere forskjellige temperaturer.
Stråling - Wiens lov
Termogrammer benytter termisk stråling fra kroppen til å skjerme sykdommer og infrarøde kameraer brukes til å "se" i mørket. Stråling fra fjerne stjerner brukes også til å måle avstanden mellom jorden og stjernene.
Forskjellen mellom konveksjon og stråling - Termogram av et energieffektivt hus i forgrunnen, som utstråler mye mindre termisk energi i forhold til et tradisjonelt hus som utstråler mye mer energi (bakgrunn)
Hva er forskjellen mellom konveksjon og stråling
Opprinnelse
konveksjon finner sted som et resultat av termisk ekspansjon av materiale.
Stråling er et resultat av bevegelse av ladninger i materialer på grunn av molekylets kinetiske energi.
Mekanisme
konveksjon innebærer en overføring av masse av et materiale, typisk et fluidum.
Stråling innebærer en elektromagnetisk bølge. Materen selv beveger seg ikke.
Medium
konveksjon krever et medium.
Stråling krever ikke et medium, og kan overføre varme gjennom et vakuum.
Temperaturavhengighet
konveksjon resulterer i en varmestrømningshastighet som er omtrent direkte proporsjonal med temperaturforskjellen.
Stråling resulterer i en varmestrømningshastighet som er avhengig av forskjellen mellom fjerde krefter av temperaturer på objektet og omgivelsene.
