Konvektion vs. stråling
Konvektion og stråling er to processer, der diskuteres på varmeområdet. Konvektion er metoden til at overføre varme ved hjælp af bevægelige partikler. Stråling kræver ikke partikler eller et medium til at overføre energi. Begge disse processer er meget vigtige på mange områder. Disse begreber er meget udbredt inden for varme og termodynamik, atmosfærisk videnskab, vejranalyse, klimaanalyse, væskemekanik og endda medicinske videnskaber. Det er vigtigt at have en ordentlig forståelse af disse begreber for at udmærke sig på sådanne områder, som har stor brug af disse begreber. I denne artikel skal vi diskutere, hvad konvektion og stråling er, deres definitioner, anvendelser af konvektion og stråling, deres ligheder og endelig forskellen mellem konvektion og stråling.
Hvad er stråling?
Elektromagnetisk stråling eller almindeligvis kendt som stråling eller EM-stråling er en metode til varmeoverførsel. Elektromagnetisk stråling blev først foreslået af James Clerk Maxwell. Dette blev senere bekræftet af Heinrich Hertz, som med succes producerede den første EM-bølge. Maxwell udledte bølgeformen for elektriske og magnetiske bølger og forudsagde med succes hastigheden af disse bølger. Da denne bølgehastighed var lig med den eksperimentelle værdi af lysets hastighed, foreslog Maxwell også, at lys i virkeligheden var en form for EM-bølger. Elektromagnetiske bølger har både et elektrisk felt og et magnetfelt, der svinger vinkelret på hinanden og vinkelret på bølgeudbredelsesretningen. Alle elektromagnetiske bølger har samme hastighed i vakuum. Frekvensen af den elektromagnetiske bølge bestemmer den energi, der er lagret i den. Senere blev det vist ved hjælp af kvantemekanik, at disse bølger i virkeligheden er bølgepakker. Energien af denne pakke afhænger af frekvensen af bølgen. Dette åbnede bølgefeltet - partikeldualitet af stof. Nu kan det ses, at elektromagnetisk stråling kan betragtes som bølger og partikler. Et objekt, som er placeret i en hvilken som helst temperatur over det absolutte nulpunkt, vil udsende EM-bølger af enhver bølgelængde. Den energi, som det maksimale antal fotoner udsender, afhænger af kroppens temperatur.
Hvad er konvektion?
Konvektion er den terminologi, der bruges til bulkbevægelser af væsker. I denne artikel anses konvektion dog for at være i form af varmekonvektion. I modsætning til ledning kan konvektion ikke finde sted i faste stoffer. Konvektion er processen med at overføre energi gennem direkte stofoverførsel. I væsker og gasser, når de opvarmes fra bunden, vil det nederste lag af væsken blive opvarmet først. Det opvarmede luftlag udvider sig derefter; er mindre tæt end den kølige luft, stiger det varme luftlag i form af konvektionsstrøm. Så oplever det næste væskelag de samme fænomener. Imens er det første varmluftlag nu kølet ned, og det vil komme ned. Denne effekt skaber en ledningsløkke, der kontinuerligt frigiver den varme, der tages fra de nederste lag til de øvre lag. Dette er et meget vigtigt mønster i vejrsystemer. Varmen fra jordens overflade frigives til den øvre atmosfære i denne mekanisme.
Hvad er forskellen mellem konvektion og stråling?
• For at der kan opstå konvektion, skal der være et medium med bevægelige partikler omkring det opvarmede legeme. Stråling kræver ikke noget medium.
• Varmeoverførslen fra stråling er hurtigere end varmeoverførslen fra konvektion.
• Konvektion fører altid varmen væk fra tyngdekraften, hvorimod stråling udsendes i alle retninger.
