Het fysieke fenomeen waarbij warmte-energie via twee systemen wordt uitgewisseld via energiedissipatie, staat bekend als warmteoverdracht. De belangrijkste aspecten van warmte-uitwisseling zijn temperatuur en warmteflux. Temperatuur bepaalt de hoeveelheid thermische energie-invoer, en warmtestroom betekent warmte-energieoverdracht.
De kinetische energie van deeltjes houdt op kleine schaal rechtstreeks verband met thermische energie. De deeltjes raken meer in beweging naarmate de temperatuur stijgt, wat resulteert in lineaire bewegingen en trillingen.
Energie wordt overgedragen van gebieden met een hogere kinetische energie naar gebieden met een lagere kinetische energie. Temperatuurverschillen kunnen worden ingedeeld in geleiding, convectie en straling.
Geleiding versus convectie versus straling
Het belangrijkste verschil tussen geleiding, convectie en straling is dat warmteoverdracht plaatsvindt via direct contact tijdens geleiding. Bij convectie daarentegen is de beweging van de moleculen betrokken bij de warmteoverdracht. Aan de andere kant is straling het proces waarbij warmte wordt afgevoerd via elektromagnetische golven.
Directe moleculaire botsing is de manier waarop geleiding warmte overdraagt. Warmte-energie wordt overgedragen van een gebied met verhoogde kinetische energie naar een gebied met onvoldoende kinetische energie. Deeltjes met een hogere snelheid zullen contact maken met moleculen met een lagere snelheid. Als gevolg hiervan zal de kinetische energie van de langzamer bewegende deeltjes toenemen.
Wanneer een medium, zoals lucht of vloeistof, wordt blootgesteld aan hitte en zich van de bron verwijdert, wordt de thermische energie met zich meegevoerd. Convectie is de term voor deze vorm van warmteoverdracht. Een heet oppervlak zorgt ervoor dat de vloeistof erover uitzet, minder dicht wordt en omhoog gaat.
De verspreiding van elektromagnetische golven produceert thermische straling. De energie wordt door deze golven weggevoerd van het genererende object. Straling kan plaatsvinden in een vacuüm of via een heldere substantie. De straling is een direct gevolg van willekeurig bewegende atomen of moleculen.
Vergelijkingstabel tussen geleiding, convectie en straling
| Parameters van vergelijking | Geleiding | Convectie | Bestraling |
| Definitie | De geleiding is een fysisch proces waarbij de warmte wordt overgedragen door de verbinding tussen de twee oppervlakken. | De convectie is het proces in de overdracht van warmte-energie in de vloeistoffen. | Het stralingsproces zendt warmte-energie uit in elektromagnetische golven zonder twee oppervlakken aan te raken. |
| Voorval | Het komt voor in vaste stoffen door de botsing van atomen of moleculen erin. | Het komt voor in vloeistoffen die vloeistoffen en gassen zijn. | Het kan overal voorkomen en heeft geen medium nodig. |
| Overdracht van warmte | Het heeft een vaste substantie nodig voor warmteoverdracht. | Het heeft vloeistoffen nodig. | Het maakt gebruik van elektromagnetische golven. |
| Speed | Het is een langzaam proces | Het is een langzaam proces | Het is een snel proces |
Wat is geleiding?
Geleiding is het proces dat warmteoverdracht tussen materialen mogelijk maakt als gevolg van temperatuurverschillen tussen aangrenzende materiaalsecties. Het treedt op wanneer de temperatuur van de materiedeeltjes stijgt, waardoor intense trillingen ontstaan.
De deeltjes maken contact met atomen en moleculen, waardoor ze trillen en warmte-energie naar nabijgelegen delen van het item worden getransporteerd.
Geleiding is de beweging van energie van het heetste naar het koudste object zodra twee oppervlakken direct contact maken. Bovendien zijn geleiders items die ervoor zorgen dat warmte er gemakkelijk doorheen kan.
Wat is convectie?
Convectie is een vorm van warmteoverdracht die alleen in vloeistoffen plaatsvindt en wordt veroorzaakt door de echte beweging van materialen. De term ‘vloeistof’ verwijst naar elk medium waarin moleculen zoals vloeistoffen en gassen vrijelijk van de ene locatie naar de andere kunnen bewegen. Het gebeurt van nature of misschien zelfs opdringerig.
Zwaartekracht speelt een cruciale rol bij natuurlijke convectie wanneer een vloeistof van onderaf wordt verwarmd, waardoor de hetere component uitzet.
Het hetere materiaal krijgt snel meer drijfvermogen omdat het minder zwaar is. Ter vergelijking: het koudere materiaal probeert dit te vervangen door door de verhoogde dichtheid naar de bodem te zinken; dus herhaalt de trend zich. Wanneer een stof door convectie wordt verwarmd, verspreiden de moleculen zich en verplaatsen zich.
Wat is straling?
Straling is een warmteoverdrachtsproces waarbij geen mediator wordt gebruikt. Het omvat de beweging van energie in golven die geen doorgang van moleculen vereisen. Voor overdrachtswarmte hoeven de objecten niet in nauw contact met elkaar te zijn.
Straling zorgt ervoor dat u zich warm voelt, ook al raakt u het onderwerp niet aan. Bovendien hebben pigment, oppervlakteoriëntatie en andere oppervlaktekwaliteiten een aanzienlijke invloed op de straling.
Deze procedure transporteert de energie via elektromagnetische golven, stralingsenergie genoemd. Warme objecten in een koudere omgeving zenden thermische energie uit. Stralingsenergie kan zich verplaatsen van de oorsprong naar een koudere omgeving.
Zonnestraling, die we ondanks de afstand van de zon ontvangen, is het meest opmerkelijke voorbeeld van straling.
Belangrijkste verschillen tussen geleiding, convectie en straling
- Geleiding is het fysieke transport van warmte in vaste stoffen, convectie is de beweging van warmte tussen vloeistoffen, en straling is het warmteoverdrachtsproces via elektromagnetische golven.
- Geleiding vindt plaats in vaste stoffen, convectie vindt plaats in vloeistoffen en gassen, en straling komt voor in alle toestanden van de materie, zelfs in een vacuüm.
- Geleiding is langzamer dan convectie, wat sneller is dan straling.
- Geleiding en convectie volgen niet de regel van breking en reflectie, terwijl straling dat wel doet.
- Het temperatuurverschil veroorzaakt geleidingswarmteoverdracht, terwijl convectie wordt veroorzaakt door verschillen in dichtheid, en temperaturen boven 0 K straling veroorzaken.
- Geleiding vindt plaats in vaste stoffen als gevolg van moleculaire botsingen. Daarentegen vindt convectie plaats in vloeistoffen als gevolg van de molecuulstroom, en vindt straling plaats in de ruimte, zelfs zonder warmtewisselaar.
Conclusie
Warmte is dus de overdracht van energie van het ene systeem naar het andere, veroorzaakt door een temperatuurverschil, dat op de volgende manieren kan optreden: geleiding, convectie en straling.
Thermodynamica is de wetenschap die warmteoverdracht bestudeert en de transformaties die daardoor plaatsvinden. De warmtestroom van een warmer naar een kouder gebied wordt geleiding genoemd. Convectie is de warmteoverdracht die plaatsvindt wanneer een vloeistof op en neer beweegt. Wanneer warmte door een lege ruimte stroomt, wordt dit straling genoemd.
Deze soorten warmteoverdracht worden vaak verkeerd begrepen, maar ze zijn afhankelijk van verschillende fysieke interacties om energie over te dragen.
Ik heb zoveel moeite gestoken in het schrijven van deze blogpost om jou van waarde te kunnen zijn. Het zal erg nuttig voor mij zijn, als je overweegt het te delen op sociale media of met je vrienden/familie. DELEN IS ️
