Разница между проводимостью, конвекцией и излучением (с таблицей)

Физическое явление обмена тепловой энергией между двумя системами посредством рассеяния энергии известно как теплопередача. Основными аспектами теплообмена являются температура и тепловой поток. Температура определяет количество подводимой тепловой энергии, а тепловой поток означает передачу тепловой энергии.

Кинетическая энергия частиц напрямую связана с тепловой энергией в крошечном масштабе. Частицы становятся более взволнованными по мере повышения температуры, что приводит к линейному движению и вибрациям. 

Энергия передается из областей с более высокой кинетической энергией в области с более низкой кинетической энергией. Разности температур можно разделить на проводимость, конвекцию и излучение. 

Проводимость против конвекции против излучения

Основное различие между проводимостью, конвекцией и излучением заключается в том, что передача тепла осуществляется посредством прямого контакта при проводимости. Напротив, при конвекции движение молекул участвует в теплопередаче. С другой стороны, излучение — это процесс рассеивания тепла посредством электромагнитных волн. 

Прямое молекулярное столкновение — это то, как проводимость передает тепло. Тепловая энергия будет передаваться из области с повышенной кинетической энергией в область с недостаточной кинетической энергией. Частицы с более высокой скоростью будут контактировать с молекулами с более низкой скоростью. В результате кинетическая энергия более медленно движущихся частиц будет расти.

Когда среда, такая как воздух или жидкость, подвергается воздействию тепла и удаляется от источника, тепловая энергия уносится с ней. Конвекция – это термин, обозначающий эту форму передачи тепла. Горячая поверхность заставляет жидкость над ней расширяться, становиться менее плотной и подниматься вверх.

Дисперсия электромагнитных волн производит тепловое излучение. Эти волны уносят энергию от генерирующего объекта. Излучение может происходить в вакууме или через любое прозрачное вещество. Излучение является прямым следствием беспорядочно движущихся атомов или молекул. 

Сравнительная таблица между проводимостью, конвекцией и излучением

Что такое Кондукция?

Проводимость — это процесс, который обеспечивает передачу тепла между материалами из-за разницы температур между соседними участками материала. Это происходит, когда температура частиц материи повышается, вызывая интенсивные вибрации. 

Частицы вступают в контакт с атомами и молекулами, заставляя их вибрировать, передавая тепловую энергию к близлежащим частям предмета.

Проводимость — это движение энергии от самого горячего объекта к самому холодному, когда две поверхности находятся в прямом контакте. Более того, проводники — это предметы, которые позволяют теплу легко проходить через них.

Что такое Конвекция?

Конвекция — это тип теплопередачи, который происходит только в жидкостях и вызван реальным движением материалов. Термин «жидкость» относится к любой среде, в которой молекулы, такие как жидкости и газы, могут свободно перемещаться из одного места в другое. Это происходит естественно или, возможно, даже навязчиво.

Гравитация играет жизненно важную роль в естественной конвекции, когда жидкость нагревается снизу, вызывая расширение более горячего компонента. 

Плавучесть более горячего материала быстро увеличивается, поскольку он менее тяжелый. Для сравнения, более холодный материал пытается заменить это, опускаясь на дно из-за повышенной плотности; таким образом, тенденция повторяется. Когда вещество нагревается за счет конвекции, молекулы разлетаются и удаляются.

Что такое радиация?

Излучение — это процесс теплопередачи, в котором не используется посредник. Он включает в себя движение энергии волнами, которые не требуют прохождения молекул. Для передачи тепла объекты не должны находиться в тесном контакте друг с другом. 

Излучение заставляет вас чувствовать тепло, даже если вы не прикасаетесь к объекту. Кроме того, пигмент, ориентация поверхности и другие качества поверхности существенно влияют на излучение.

Эта процедура передает энергию посредством электромагнитных волн, называемых лучистой энергией. Теплые объекты в более холодной среде излучают тепловую энергию. Лучистая энергия может перемещаться от места своего происхождения в более холодную среду. 

Солнечное излучение, которое мы получаем от Солнца, несмотря на его удаленность, является самым замечательным примером излучения.

Основные различия между проводимостью, конвекцией и излучением

1. Проводимость — это физический перенос тепла в твердых телах, конвекция — это перемещение тепла между жидкостями, а излучение — это процесс передачи тепла посредством электромагнитных волн.
2. Проводимость возникает в твердых телах, конвекция — в жидкостях и газах, а излучение — во всех состояниях вещества, даже в вакууме.
3. Проводимость медленнее конвекции, которая быстрее излучения.
4. Проводимость и конвекция не подчиняются правилам преломления и отражения, в отличие от излучения.
5. Разница в температуре вызывает кондуктивную теплопередачу, тогда как конвекция вызывается разницей в плотности, а температуры выше 0 К вызывают излучение.
6. Проводимость возникает в твердых телах в результате столкновений молекул. Напротив, в жидкостях конвекция происходит из-за потока молекул, а излучение происходит в космосе даже без теплообменника.

Заключение 

Итак, тепло – это передача энергии от одной системы к другой, вызванная перепадом температур, которая может происходить следующими способами: проводимостью, конвекцией и излучением.

Термодинамика – наука, изучающая теплопередачу и происходящие при ней превращения. Тепловой поток от более горячей области к более холодной называется проводимостью. Конвекция – это теплообмен, который происходит при движении жидкости вверх и вниз. Когда тепло течет через пустое пространство, это называется излучением.

Эти типы передачи тепла часто понимают неправильно, однако они основаны на различных физических взаимодействиях для передачи энергии.