Konveksiyon ve Radyasyon Arasındaki Fark

İçindekiler:

Ana Fark - Konveksiyon ve Radyasyon
Konveksiyon Nedir?
Doğal konveksiyon
Zorlanmış Konveksiyon
Radyasyon Nedir?
Konveksiyon ve Radyasyon arasındaki fark nedir

Ana Fark - Konveksiyon ve Radyasyon

Konveksiyon ve radyasyon ikisi de ısı transfer mekanizmasıdır. Termal enerjinin bir yerden başka bir yere taşınmasına izin verirler. NS asıl fark konveksiyon ve radyasyon arasındaki konveksiyon, kütlesel malzeme akışını içeren bir ısı transferi mekanizmasıdır.. Radyasyon ise elektromanyetik enerji kullanarak bir ısı transferidir.. Sonuç olarak, radyasyon ısıyı bir vakum yoluyla aktarabilir.

Konveksiyon Nedir?

Konveksiyon, malzemenin kütle akışı yoluyla malzemelerdeki ısı transfer mekanizmasıdır. Isıyı iletmek için malzemenin bazı kısımları hareket eder - yani malzeme içinde bir kütle aktarımı vardır. Tipik olarak, konveksiyon sıvılarda meydana gelir. Bununla birlikte, levha tektoniğinde olduğu gibi, bazen katılarda konveksiyonun etkileri görülebilir. İki ana konveksiyon türü vardır: doğal ve zoraki.

Konveksiyon karmaşık bir süreçtir ve onu tam olarak açıklayan basit bir denklem yoktur. Bununla birlikte, bir sıvının katı bir yüzey kullanılarak ısıtıldığı durumlar için bir yaklaşımdan yararlanabiliriz. Bu durumlarda ısı transfer hızı

tarafından verilir,

nerede

ısının aktarıldığı yüzey alanıdır,

katının sıcaklığı,

havanın sıcaklığıdır.

konvektif ısı transfer katsayısı olarak bilinir. Bu katsayı, sıvının yoğunluğu, viskozitesi ve akış hızı dahil olmak üzere bir dizi özelliğe bağlıdır.

Doğal konveksiyon

İçinde Doğal konveksiyon, malzemelerin akışı yoğunluktaki farklılıklardan kaynaklanır. Örneğin, ocakta ısıtılan bir su ısıtıcısını ele alalım. Kazanın altındaki su ısındıkça genleşir. Bu, su moleküllerinin artık daha uzağa yerleştirildiği anlamına gelir, bu da alttaki suyun yoğunluğunun azalmasına neden olur. Şimdi, su ısıtıcısının altındaki su, su ısıtıcısının üstündeki suya kıyasla daha az yoğundur. Yoğunluk farkından dolayı, alttan gelen sıcak su yukarıya doğru yükselirken, yukarıdan gelen soğuk su aşağıya doğru batar. İşlem, üst ve alt aynı sıcaklıkta olana kadar tekrarlanır.

Yükselen sıcak sıvı, soğuk sıvının battığı aynı hat boyunca yükselemez. Bu nedenle, sıvının bir sonraki döngü için yükselmeden/batmadan önce yatay olarak hareket etmesi gerekir. Bu kurulur konveksiyon hücreleri Aşağıdaki şemada gösterildiği gibi sıvı içinde.

Konveksiyon Hücreleri

Doğal konveksiyon hava akımlarından sorumludur ve aynı zamanda okyanus akıntılarında rol oynayan ana faktörlerden biridir.

Levha tektoniğinde konveksiyon da önemli bir faktördür. Dünya'nın mantosunun iç kısımları dış kısmından daha sıcaktır ve bu da mantoda konveksiyon hücrelerinin kurulmasına neden olur. Manto katıdır ve malzemenin manto içindeki hareketi oldukça yavaştır, yılda yaklaşık 20 mm.

Dünyanın Mantosundaki Konveksiyon

Zorlanmış Konveksiyon

Zorlanmış konveksiyon malzemenin hareketi, fan veya pompa gibi harici bir mekanizma kullanılarak hareket ettirildiğinde meydana gelir. Fanlı ısıtıcılar, zorlanmış konveksiyon için iyi bir örnektir. İnsan vücudunda kalp, aynı zamanda vücut çevresinde ısının zorla taşınımından sorumlu bir pompa görevi görür.

Radyasyon Nedir?

Radyasyon Elektromanyetik radyasyon yoluyla ısı transferini açıklar. Kinetik enerji nedeniyle, nesneleri oluşturan moleküller her zaman hareket halindedir. Bu, bu moleküllerdeki yüklerin hareket etmesine neden olur ve bu da elektromanyetik dalgaların oluşmasına neden olur.

Bir cismin radyasyon yoluyla ısı yayma hızı, Stefan-Boltzmann yasası:

nerede

nesnenin yüzey alanıdır ve

mutlak sıcaklığıdır.

bu Stefan-Boltzmann sabiti,

Miktar

denir emisyon. 0 ile 1 arasında bir değer alır.

radyasyonu iyi yayan ve emen daha koyu yüzeylere sahip daha koyu nesneler için daha yüksektir. Parlak yüzeyler çok daha az radyasyon emer ve yayarlar ve 0'a yakın emisyonlara sahiptirler. Hem mükemmel bir soğurucu hem de bir radyasyon yayıcı olan ideal bir yüzeyin emisyonu 1'dir ve kara cisim.

Cisim çevreye radyasyon yaydığı için çevreden radyasyonu da soğurur. Çevrenin sıcaklığı ise

, bir cismin ısı yaydığı net hız şu şekilde verilir:

Eğer

vücuttan çevreye net bir ısı radyasyonu vardır.

Nesneler, bazı dalga boylarında radyasyonu diğerlerinden daha fazla yayar. Tipik olarak, vücut ne kadar sıcak olursa, en çok yayılan dalga boyu o kadar düşük olur. Örneğin, daha sıcak yıldızlar, daha soğuk, daha kırmızı olanlara (daha büyük dalga boyu) kıyasla daha mavi bir renge (daha küçük dalga boyuna) sahip olmalıdır. Mutlak sıcaklıkta ideal bir kara cisim için

, Wien yasası dalga boyunu verir

en çok yayılan:

Oda sıcaklığında, cisimler tarafından yayılan birincil dalga boyu kızıl ötesi aralığındadır. Aşağıdaki grafik, bir kara cisim tarafından birkaç farklı sıcaklıkta yayılan belirli bir dalga boyunun enerji yoğunluğunu göstermektedir.

Radyasyon – Wien Yasası

Termogramlar, hastalıkları taramak için vücut tarafından yayılan termal radyasyondan yararlanır ve karanlıkta “görmek” için kızılötesi kameralar kullanılır. Uzak yıldızlardan gelen radyasyon, Dünya ile yıldızlar arasındaki mesafeyi ölçmek için de kullanılır.

Konveksiyon ve Radyasyon Arasındaki Fark - Ön planda Enerji tasarruflu bir evin termogramı, çok daha fazla enerji yayan geleneksel bir eve kıyasla çok daha az termal enerji yayar (arka plan)