Sự khác biệt giữa Dẫn điện, Đối lưu và Bức xạ (Có Bảng)

Hiện tượng vật lý của năng lượng nhiệt được trao đổi giữa hai hệ thống thông qua sự tiêu tán năng lượng được gọi là truyền nhiệt. Các khía cạnh chính của trao đổi nhiệt là nhiệt độ và dòng nhiệt. Nhiệt độ xác định lượng năng lượng nhiệt đầu vào và dòng nhiệt biểu thị sự truyền năng lượng nhiệt.

Động năng của các hạt liên quan trực tiếp đến năng lượng nhiệt ở quy mô nhỏ. Các hạt trở nên bị kích động hơn khi nhiệt độ tăng lên, dẫn đến chuyển động tuyến tính và rung động. 

Năng lượng được truyền từ vùng có động năng cao hơn sang vùng có động năng thấp hơn. Sự khác biệt về nhiệt độ có thể được phân loại thành dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. 

Dẫn vs Đối lưu vs Bức xạ

Sự khác biệt chính giữa dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ là truyền nhiệt thông qua tiếp xúc trực tiếp trong dẫn nhiệt. Ngược lại, trong sự đối lưu, chuyển động của các phân tử có liên quan đến quá trình truyền nhiệt. Mặt khác, bức xạ là quá trình tản nhiệt thông qua sóng điện từ. 

Va chạm phân tử trực tiếp là cách dẫn truyền nhiệt. Năng lượng nhiệt sẽ được truyền từ vùng có động năng cao sang vùng có động năng không đủ. Các hạt có tốc độ nhanh hơn sẽ tiếp xúc với các phân tử có tốc độ chậm hơn. Kết quả là động năng của các hạt chuyển động chậm hơn sẽ tăng lên.

Khi một môi trường, như không khí hoặc chất lỏng, tiếp xúc với nhiệt và di chuyển ra khỏi nguồn, năng lượng nhiệt sẽ được mang theo. Đối lưu là thuật ngữ cho hình thức truyền nhiệt này. Bề mặt nóng làm cho chất lỏng trên nó nở ra, trở nên loãng hơn và nâng lên.

Sự tán sắc của sóng điện từ tạo ra bức xạ nhiệt. Năng lượng được mang ra khỏi đối tượng tạo ra bởi những sóng này. Bức xạ có thể xảy ra trong chân không hoặc thông qua bất kỳ chất rõ ràng nào. Bức xạ là hệ quả trực tiếp của các nguyên tử hoặc phân tử chuyển động ngẫu nhiên. 

Bảng so sánh giữa dẫn truyền, đối lưu và bức xạ

Dẫn điện là gì?

Dẫn nhiệt là quá trình cho phép truyền nhiệt qua các vật liệu do chênh lệch nhiệt độ giữa các phần vật liệu liền kề. Nó xảy ra khi nhiệt độ của các hạt vật chất tăng lên, gây ra những rung động mạnh. 

Các hạt tiếp xúc với các nguyên tử và phân tử, khiến chúng rung động, truyền năng lượng nhiệt đến các phần lân cận của vật phẩm.

Dẫn nhiệt là sự chuyển động năng lượng từ vật nóng nhất đến vật lạnh nhất khi hai bề mặt tiếp xúc trực tiếp. Hơn nữa, dây dẫn là vật cho phép nhiệt truyền qua chúng một cách dễ dàng.

Đối lưu là gì?

Đối lưu là một kiểu truyền nhiệt chỉ xảy ra trong chất lỏng và được gây ra bởi sự chuyển động thực sự của vật liệu. Thuật ngữ “chất lỏng” dùng để chỉ bất kỳ môi trường nào trong đó các phân tử như chất lỏng và khí có thể tự do di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Nó xảy ra một cách tự nhiên hoặc thậm chí có thể một cách khó chịu.

Trọng lực đóng một vai trò quan trọng trong sự đối lưu tự nhiên khi chất lỏng được làm nóng từ bên dưới, khiến thành phần nóng hơn nở ra. 

Vật liệu nóng hơn tăng nhanh đến độ nổi vì nó nhẹ hơn. Để so sánh, vật liệu lạnh hơn cố gắng thay thế điều này bằng cách chìm xuống đáy do mật độ tăng lên; do đó, xu hướng lặp lại. Khi một chất được làm nóng bằng sự đối lưu, các phân tử sẽ phân tán và di chuyển ra xa.

Bức xạ là gì?

Bức xạ là một quá trình truyền nhiệt không liên quan đến việc sử dụng chất trung gian. Nó liên quan đến sự chuyển động của năng lượng trong sóng mà không yêu cầu các phân tử đi qua. Để truyền nhiệt, các vật không nhất thiết phải tiếp xúc gần nhau. 

Bức xạ khiến bạn cảm thấy ấm áp ngay cả khi bạn không chạm vào vật thể. Hơn nữa, sắc tố, định hướng bề mặt và các chất lượng bề mặt khác tác động đáng kể đến bức xạ.

Quy trình này truyền năng lượng qua sóng điện từ, gọi là năng lượng bức xạ. Các vật ấm trong môi trường lạnh hơn sẽ phát ra năng lượng nhiệt. Năng lượng bức xạ có thể di chuyển từ nguồn gốc của nó đến môi trường xung quanh lạnh hơn. 

Bức xạ mặt trời, mà chúng ta nhận được từ mặt trời bất chấp khoảng cách của nó, là ví dụ đáng chú ý nhất về bức xạ.

Sự khác biệt chính giữa Dẫn điện, Đối lưu và Bức xạ

1. Dẫn nhiệt là sự vận chuyển nhiệt vật lý trong chất rắn, đối lưu là sự chuyển động nhiệt giữa các chất lỏng và bức xạ là quá trình truyền nhiệt qua sóng điện từ.
2. Sự dẫn nhiệt xảy ra trong chất rắn, sự đối lưu xảy ra trong chất lỏng và chất khí, và bức xạ xảy ra ở mọi trạng thái của vật chất, ngay cả trong chân không.
3. Dẫn nhiệt chậm hơn đối lưu, nhanh hơn bức xạ.
4. Sự dẫn truyền và đối lưu không tuân theo quy luật khúc xạ và phản xạ, trong khi bức xạ thì có.
5. Sự chênh lệch nhiệt độ gây ra sự truyền nhiệt dẫn nhiệt, trong khi sự đối lưu là do sự khác biệt về mật độ và nhiệt độ trên 0 K gây ra bức xạ.
6. Sự dẫn điện xảy ra trong chất rắn do va chạm phân tử. Ngược lại, sự đối lưu xảy ra trong chất lỏng do dòng phân tử và bức xạ xảy ra trong không gian ngay cả khi không có bộ trao đổi nhiệt.

Kết luận  

Vì vậy, nhiệt là sự truyền năng lượng từ hệ này sang hệ khác do sự chênh lệch nhiệt độ, có thể xảy ra theo các phương pháp sau: dẫn truyền, đối lưu và bức xạ.

Nhiệt động lực học là môn khoa học nghiên cứu sự truyền nhiệt và các biến đổi xảy ra do nó. Dòng nhiệt từ vùng nóng hơn đến vùng lạnh hơn gọi là sự dẫn nhiệt. Đối lưu là sự truyền nhiệt xảy ra khi chất lỏng di chuyển lên xuống. Khi nhiệt truyền qua không gian trống, nó được gọi là bức xạ.

Những kiểu truyền nhiệt này thường bị hiểu sai, nhưng chúng dựa vào các tương tác vật lý khác nhau để truyền năng lượng.