Unterschied zwischen Leitung und Konvektion

Leitung gegen Konvektion | Was ist Leitung? Was ist Konvektion??

Leitung und Konvektion sind zwei Phänomene, die in der Wärme- und Thermodynamik auftreten. Diese beiden Konzepte sind sehr wichtig für das Verständnis der Wärmeübertragung. Strahlung zusammen mit Leitung und Konvektion bilden die drei Formen der Wärmeübertragung. Bereiche wie Thermodynamik, Wärmekraftmaschinen, künstliche Wettersysteme, Meteorologie und sogar unsere Physiologie hängen von den Prinzipien der Leitfähigkeit und Konvektion ab. Ein gutes Verständnis der Leitung und Konvektion zusammen mit der Strahlung ist wichtig, um diese Felder gut zu verstehen. In diesem Artikel werden wir besprechen, was Konduktion und Konvektion sind, den Grund für die Konduktion und Konvektion, ihre Ähnlichkeiten, welche täglichen Vorfälle wir aufgrund der Konduktion und Konvektion beobachten können, ihre Ähnlichkeiten und schließlich ihre Unterschiede.

Was ist Leitung??

Unter Leitung versteht man die Übertragung von Wärmeenergie zwischen Materiebereichen aufgrund eines Temperaturgradienten. Die Leitung kann in jedem Material vorkommen, aber in der Praxis wird die Leitung nur auf Festkörper angewendet. Wenn Feststoffe erhitzt werden, schwingen Atome und Moleküle innerhalb des Festkörpers aufgrund der kinetischen Energie, die durch Erhitzen erhalten wird. Durch die Kollisionen dieser schwingenden Atome mit den benachbarten Atomen schwingen die benachbarten Atome, sodass die Schwingungen auf das andere Ende des Körpers übertragen werden solide. Die Atome an der Oberfläche des Festkörpers geben die Energie von der Vibration in den offenen Raum ab. Für einen gleichförmigen Stab mit stationären Seiten und nur den beiden Enden sind die Wärmeströme direkt proportional zur Fläche der Wärmeaufnahme und des Temperaturgradienten. Der stationäre Zustand liegt vor, wenn zwischen allen Punkten ein thermisches Gleichgewicht besteht, was bedeutet, dass die Temperatur eines Punktes nicht mit der Zeit variiert. Gase und Flüssigkeiten weisen ebenfalls eine Leitfähigkeit auf, die jedoch in Form direkter Molekülkollisionen vorliegt. Sie schwingen nicht wie Festkörper.

Was ist Konvektion??

Konvektion ist die Terminologie für Massenbewegungen von Flüssigkeiten. In diesem Artikel wird Konvektion jedoch als Wärmekonvektion verstanden. Im Gegensatz zur Leitung kann Konvektion nicht in Festkörpern stattfinden. Konvektion ist der Prozess der Energieübertragung durch direkten Stoffaustausch. In Flüssigkeiten und Gasen wird die Bodenschicht der Flüssigkeit erhitzt, wenn sie von unten erhitzt wird. Die erwärmte Luftschicht dehnt sich dann aus und ist weniger dicht als die kühle Luft; die Heißluftschicht steigt in Form von Konvektionsstrom an. Dann erfährt die nächste Flüssigkeitsschicht die gleichen Phänomene. Inzwischen ist die erste Heißluftschicht abgekühlt und wird heruntergefahren. Dieser Effekt erzeugt eine Leitungsschleife, die die von den unteren Schichten aufgenommene Wärme kontinuierlich in die oberen Schichten freigibt. Dies ist ein sehr wichtiges Muster in Wettersystemen. Die Wärme von der Erdoberfläche wird bei diesem Mechanismus an die obere Atmosphäre abgegeben.