Razlika između kondukcije, konvekcije i zračenja (s tablicom)

Fizikalni fenomen izmjene toplinske energije između dva sustava rasipanjem energije poznat je kao prijenos topline. Glavni aspekti izmjene topline su temperatura i toplinski tok. Temperatura određuje količinu dovedene toplinske energije, a toplinski tok označava prijenos toplinske energije.

Kinetička energija čestica izravno je povezana s toplinskom energijom na maloj razini. Čestice se više uzburkaju kako temperatura raste, što rezultira linearnim kretanjem i vibracijama. 

Energija se prenosi iz područja s višom kinetičkom energijom u područja s nižom kinetičkom energijom. Temperaturne razlike mogu se podijeliti na kondukciju, konvekciju i radijaciju. 

Kondukcija vs konvekcija vs radijacija

Glavna razlika između kondukcije, konvekcije i zračenja je u tome što se toplina prenosi izravnim kontaktom u kondukciji. Nasuprot tome, u konvekciji je kretanje molekula uključeno u prijenos topline. S druge strane, zračenje je proces rasipanja topline putem elektromagnetskih valova. 

Izravni molekularni sudar je način na koji kondukcija prenosi toplinu. Toplinska energija će se prenijeti iz područja s povišenom kinetičkom energijom u područje s neadekvatnom kinetičkom energijom. Čestice s većom brzinom kontaktirat će molekule s manjom brzinom. Kao rezultat, kinetička energija čestica koje se sporije kreću će rasti.

Kada je medij, poput zraka ili tekućine, izložen toplini i udaljava se od izvora, toplinska energija se prenosi sa sobom. Konvekcija je izraz za ovaj oblik prijenosa topline. Vruća površina uzrokuje širenje tekućine iznad nje, postaje manje gusta i podiže se.

Disperzija elektromagnetskih valova proizvodi toplinsko zračenje. Ovi valovi odvode energiju iz objekta koji stvara. Zračenje se može pojaviti u vakuumu ili putem bilo koje prozirne tvari. Zračenje je izravna posljedica nasumičnog kretanja atoma ili molekula. 

Tablica usporedbe između kondukcije, konvekcije i zračenja

Što je kondukcija?

Kondukcija je proces koji omogućuje prijenos topline preko materijala zbog temperaturnih razlika među susjednim dijelovima materijala. Nastaje kada temperatura čestica materije raste, što uzrokuje intenzivne vibracije. 

Čestice dolaze u kontakt s atomima i molekulama, uzrokujući njihovo vibriranje, prenoseći toplinsku energiju na obližnje dijelove predmeta.

Kondukcija je kretanje energije od najtoplijeg do najhladnijeg objekta kada su dvije površine u izravnom dodiru. Štoviše, vodiči su predmeti koji dopuštaju toplini da lako prođe kroz njih.

Što je konvekcija?

Konvekcija je vrsta prijenosa topline koja se događa samo u tekućinama i uzrokovana je pravim kretanjem materijala. Pojam "tekućina" odnosi se na bilo koji medij u kojem se molekule poput tekućina i plinova mogu slobodno kretati s jednog mjesta na drugo. Javlja se prirodno ili možda čak nametljivo.

Gravitacija igra vitalnu ulogu u prirodnoj konvekciji kada se tekućina zagrijava odozdo, uzrokujući širenje toplije komponente. 

Topliji materijal brzo raste do uzgona jer je manje težak. Za usporedbu, hladniji materijal to pokušava nadomjestiti tonući na dno zbog povećane gustoće; dakle, trend se ponavlja. Kada se tvar zagrijava konvekcijom, molekule se raspršuju i odmiču.

Što je zračenje?

Zračenje je proces prijenosa topline koji ne uključuje korištenje posrednika. Uključuje kretanje energije u valovima koji ne zahtijevaju prolaz molekula. Za prijenos topline, objekti ne moraju biti u bliskom dodiru jedan s drugim. 

Zračenje uzrokuje osjećaj topline iako ne dodirujete subjekt. Nadalje, pigment, orijentacija površine i druge kvalitete površine značajno utječu na zračenje.

Ovaj postupak prenosi energiju putem elektromagnetskih valova, koji se naziva energija zračenja. Topli predmeti u hladnijem okruženju emitiraju toplinsku energiju. Energija zračenja može se kretati iz svog izvora u hladnije okruženje. 

Sunčevo zračenje, koje primamo od Sunca unatoč njegovoj udaljenosti, najznamenitiji je primjer zračenja.

Glavne razlike između kondukcije, konvekcije i zračenja

1. Kondukcija je fizički prijenos topline u čvrstim tijelima, konvekcija je kretanje topline među tekućinama, a zračenje je proces prijenosa topline putem elektromagnetskih valova.
2. Kondukcija se javlja u čvrstim tijelima, konvekcija se javlja u tekućinama i plinovima, a zračenje se javlja u svim agregatnim stanjima, čak iu vakuumu.
3. Provođenje je sporije od konvekcije, koja je brža od zračenja.
4. Kondukcija i konvekcija ne slijede pravilo refrakcije i refleksije, dok zračenje slijedi.
5. Razlika u temperaturi uzrokuje kondukcijski prijenos topline, dok je konvekcija uzrokovana razlikama u gustoći, a temperature iznad 0 K uzrokuju zračenje.
6. Provođenje se događa u čvrstim tijelima kao rezultat sudara molekula. Nasuprot tome, konvekcija se događa u tekućinama zbog protoka molekula, a zračenje se događa u prostoru čak i bez izmjenjivača topline.

Zaključak 

Dakle, toplina je prijenos energije iz jednog sustava u drugi uzrokovan temperaturnom razlikom, koja se može dogoditi u sljedećim metodama: kondukcijom, konvekcijom i zračenjem.

Termodinamika je znanost koja proučava prijenos topline i transformacije koje nastaju uslijed toga. Toplinski tok iz toplijeg u hladnije područje naziva se kondukcija. Konvekcija je prijenos topline koji se događa kada se tekućina kreće gore-dolje. Kada toplina teče kroz prazan prostor, to se naziva zračenje.

Ove vrste prijenosa topline često su pogrešno shvaćene, ali se ipak oslanjaju na različite fizičke interakcije za prijenos energije.