Pangunahing Pagkakaiba - Convection kumpara sa Radiation

Koneksyon at radiation ay parehong mekanismo ng paglipat ng init. Pinapayagan nilang mai-transport ang thermal energy mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng kombeksyon at radiation ay iyan ang kombeksyon ay isang mekanismo ng paglipat ng init na nagsasangkot ng isang daloy ng masa ng materyal. Ang radiation ay, sa kabilang banda, ay isang paglipat ng init gamit ang electromagnetic energy. Dahil dito, ang radiation ay maaaring maglipat ng init sa pamamagitan ng isang vacuum.

Ano ang Convection

Ang kombeksyon ay ang mekanismo ng paglipat ng init sa mga materyales sa pamamagitan ng mass flow ng materyal. Upang magsagawa ng init, ang mga bahagi ng materyal mismo ay gumagalaw - ibig sabihin mayroong isang paglipat ng masa sa loob ng materyal. Karaniwan, ang kombeksyon ay nangyayari sa mga likido. Gayunpaman, ang mga epekto ng kombeksyon ay maaaring makita minsan sa mga solido, tulad ng sa kaso ng plate tectonics. Mayroong dalawang pangunahing uri ng kombeksyon: natural at pinilit.

Ang kombeksyon ay isang kumplikadong proseso at walang simpleng equation na ganap na naglalarawan dito. Gayunpaman, maaari naming magamit ang isang approximation para sa mga kaso kung saan ang isang likido ay pinainit gamit ang isang solidong ibabaw. Para sa mga kasong ito, ang rate ng paglipat ng init

ay binigay ni,

kung saan

ay ang ibabaw na lugar na kung saan ang init ay inililipat,

ay ang temperatura ng solid,

ay ang temperatura ng hangin.

ay kilala bilang koepisyentong convective heat transfer. Ang koepisyent na ito ay nakasalalay sa isang bilang ng mga pag-aari kabilang ang density, lapot, at ang rate ng daloy ng likido.

Likas na Koneksyon

Sa natural na kombeksyon, ang daloy ng mga materyales ay sanhi ng mga pagkakaiba sa density. Halimbawa, isaalang-alang natin ang isang takure ng tubig na pinainit sa isang kalan. Habang umiinit ang tubig sa ilalim ng takure, lumalawak ito. Nangangahulugan ito na ang mga molekula ng tubig ay inilalagay ngayon sa karagdagang distansya, na nagiging sanhi ng pagbawas ng density ng tubig sa ilalim. Ngayon, ang tubig sa ilalim ng takure ay mas mababa siksik kumpara sa tubig sa tuktok ng takure. Dahil sa pagkakaiba ng density, ang mas maiinit na tubig mula sa ibaba ay tumataas hanggang sa itaas habang ang mas malamig na tubig mula sa itaas ay lumubog hanggang sa ilalim. Ang proseso ay inuulit hanggang sa tuktok at ibaba ay pareho sa parehong temperatura.

Ang tumataas na mainit na likido ay hindi maaaring tumaas kasama ang parehong linya kung saan ang malamig na likido ay lumulubog. Samakatuwid, ang likido ay kailangang ilipat nang pahalang bago tumaas / lumubog para sa susunod na ikot. Nagse-set up ito mga cell ng kombeksyon sa likido, tulad ng ipinakita sa diagram sa ibaba.

Mga Cell ng kombeksyon

Ang natural na kombeksyon ay responsable para sa mga alon ng hangin at ito rin ay isa sa mga pangunahing kadahilanan na kasangkot sa mga alon ng karagatan.

Ang koneksyon ay isang mahalagang kadahilanan din sa plate tectonics. Ang mga panloob na bahagi ng manta ng Earth ay mas mainit kaysa sa panlabas na bahagi, at sanhi ito upang mai-set up ang mga cell ng convection sa mantle. Ang mantle ay solid, at ang paggalaw ng materyal sa loob ng mantle ay medyo mabagal, mga 20 mm bawat taon.

Koneksyon sa Earth's Mantle

Pinilit na Koneksyon

Sapilitang kombeksyon nangyayari kapag ang paggalaw ng materyal ay inilipat gamit ang isang panlabas na mekanismo tulad ng paggamit ng isang fan o isang bomba. Ang mga fan heater ay isang magandang halimbawa para sa sapilitang kombeksyon. Sa katawan ng tao, ang puso ay gumaganap din bilang isang bomba na responsable para sa sapilitang kombeksyon ng init sa paligid ng katawan.

Ano ang Radiation

Radiation naglalarawan ng paglipat ng init sa pamamagitan ng electromagnetic radiation. Dahil sa lakas na gumagalaw, ang mga molekulang bumubuo ng mga bagay ay laging gumagalaw. Ito ay sanhi ng paggalaw ng mga singil sa mga molekulang iyon, na nagreresulta sa paglikha ng mga electromagnetic na alon.

Ang rate kung saan ang isang bagay ay nagpapalabas ng init sa pamamagitan ng radiation ay ibinibigay ng Batas Stefan-Boltzmann:

kung saan

ay ang pang-ibabaw na lugar ng bagay at

ay ang ganap na temperatura nito.

ay ang Stefan-Boltzmann pare-pareho,

.

Ang dami

ay tinatawag na emissivity. Tumatagal ito ng isang halaga sa pagitan ng 0 at 1.

ay mas mataas para sa mas madidilim na mga bagay na may mas madidilim na mga ibabaw, na naglalabas at sumisipsip ng maayos sa radiation. Ang mga makintab na ibabaw ay sumisipsip at naglalabas ng mas kaunting radiation at mayroon silang mga emissivities na malapit sa 0. Ang isang perpektong ibabaw na parehong perpektong sumisipsip at isang emitter ng radiation ay may emissivity na 1 at tinawag na isang itim na tao.

Habang ang bagay ay naglalabas ng radiation sa paligid, sumisipsip din ito ng radiation mula sa paligid. Kung ang paligid ay nasa temperatura ng

, ang net rate kung saan ang isang katawan ay sumasalamin ng init ay ibinibigay ng

Kung

mayroong isang net heat radiation ay mula sa katawan hanggang sa paligid.

Ang mga bagay ay naglalabas ng ilang mga haba ng daluyong ng radiation kaysa sa iba. Kadalasan, mas maiinit ang katawan, mas mabababa ang haba ng haba ng daluyong na inilalabas. Halimbawa, ang mas maiinit na mga bituin ay dapat magkaroon ng isang mas kulay na kulay (mas maliit ang haba ng haba ng haba) kumpara sa mas malamig, mga pula na (mas malaking haba ng haba ng daluyong). Para sa isang perpektong itim sa ganap na temperatura

, Batas ni Wien nagbibigay ng haba ng daluyong

na pinapalabas ang pinaka:

Sa temperatura ng kuwarto, ang pangunahing haba ng daluyong na sinasalamin ng mga katawan ay nasa saklaw na infra-red. Ipinapakita ng graph sa ibaba ang density ng enerhiya ng isang naibigay na haba ng daluyong na sinasalamin ng isang itim sa maraming iba't ibang mga temperatura.

Radiation - Batas ni Wien

Ginagamit ng mga thermogram ang thermal radiation na ibinubuga ng katawan upang i-screen ang mga sakit at ang mga infra-red camera ay ginagamit upang "makita" sa dilim. Ginagamit din ang radiation mula sa malalayong mga bituin upang masukat ang distansya sa pagitan ng Daigdig at mga bituin.

Pagkakaiba sa Pagitan ng Convection at Radiation - Thermogram ng isang bahay na mahusay ang enerhiya sa harapan, nagpapalabas ng mas kaunting thermal na enerhiya kumpara sa isang tradisyunal na bahay na nagniningning ng mas maraming enerhiya (background)

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng Convection at Radiation

Pinanggalingan

Koneksyon nagaganap bilang isang resulta ng thermal expansion ng bagay.

Radiation ay isang resulta ng paggalaw ng mga singil sa mga materyales dahil sa lakas na gumagalaw ng mga molekula.

Mekanismo

Koneksyon nagsasangkot ng paglipat ng masa ng isang materyal, karaniwang isang likido.

Radiation nagsasangkot ng isang electromagnetic alon. Ang bagay mismo ay hindi gumagalaw.

Katamtaman

Koneksyon nangangailangan ng isang daluyan.

Radiation ay hindi nangangailangan ng isang daluyan, at maaaring ilipat ang init sa pamamagitan ng isang vacuum.

Pag-asa sa Temperatura

Koneksyon nagreresulta sa isang rate ng daloy ng init na humigit-kumulang na direktang proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura.

Radiation nagreresulta sa isang rate ng daloy ng init na nakasalalay sa pagkakaiba sa pagitan ng ika-apat na lakas ng temperatura ng bagay at ng mga paligid.

Mga Sanggunian

Liu et al., (2007). Maliit na kombeksyon sa itaas na balabal sa ilalim ng Chinese Tian Shan Mountains. Physics ng Earth at Planitary Interiors (163), 179-190

Larawan Kagandahang-loob

"Gitna: mga cell ng kombeksyon sa isang sisidlan, itaas: output ng init, ibaba: pag-input ng init" ni Eyrian (Sariling gawain) [CC BY-SA 3.0], sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

"Ipinapakita kung paano nabuo ang mga taluktok ng karagatan, ang lithosphere ay napailalim sa mga kanal; mabuti para sa pag-unawa sa plate tectonics. " ni Surachit (Sariling gawain) [CC BY-SA 3.0], sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

"Batas sa radiation ng Wien / Prawo Wiena" ng 4C (Sariling gawain, batay sa bersyon ng JPG) [CC BY-SA 3.0], sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

"Thermogram ng isang gusali ng Passivhaus, na may likurang tradisyonal na gusali." ni Passivhaus Institut (Kinopya sa Commons mula sa http://en.wikipedia.org. Orihinal na mapagkukunan Passivhaus Institut, Alemanya - http://www.passiv.de) [CC BY-SA 3.0], sa pamamagitan ng Wikimedia Commons