Unterschied zwischen Konvektion und Strahlung
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Hauptunterschied - Konvektion vs. Strahlung
Konvektion und Strahlung sind beide Mechanismen der Wärmeübertragung. Sie ermöglichen den Transport von Wärmeenergie von einem Ort zum anderen. Das Hauptunterschied zwischen Konvektion und Strahlung ist das Konvektion ist ein Mechanismus der Wärmeübertragung, der einen Massenstrom von Material beinhaltet. Strahlung hingegen ist eine Wärmeübertragung mit elektromagnetischer Energie. Folglich kann Strahlung Wärme durch ein Vakuum übertragen.
Was ist Konvektion?
Konvektion ist der Mechanismus der Wärmeübertragung in Materialien durch den Massenstrom des Materials. Um Wärme zu leiten, bewegen sich Teile des Materials selbst - d. H. Es findet eine Massenübertragung innerhalb des Materials statt. Typischerweise tritt Konvektion in Flüssigkeiten auf. Konvektionseffekte können jedoch manchmal in Festkörpern beobachtet werden, wie bei der Plattentektonik. Es gibt zwei Hauptarten der Konvektion: natürlich und gezwungen.
Konvektion ist ein komplexer Prozess und es gibt keine einfache Gleichung, die ihn vollständig beschreibt. Wir können jedoch eine Annäherung für Fälle verwenden, in denen ein Fluid unter Verwendung einer festen Oberfläche erhitzt wird. Für diese Fälle ist die Wärmeübertragungsrate 
ist gegeben durch,
woher 
ist die Oberfläche, durch die Wärme übertragen wird, 
ist die Temperatur des Feststoffs, 
ist die Lufttemperatur. 
ist bekannt als konvektiver Wärmeübergangskoeffizient. Dieser Koeffizient hängt von einer Reihe von Eigenschaften ab, darunter Dichte, Viskosität und Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit.
Natürliche Konvektion
Im natürliche Konvektion, Materialfluss wird durch Dichteunterschiede verursacht. Betrachten wir zum Beispiel einen Wasserkocher, der auf einem Herd aufgewärmt wird. Wenn sich das Wasser am Boden des Kessels erwärmt, dehnt es sich aus. Dies bedeutet, dass die Wassermoleküle jetzt weiter voneinander entfernt sind, wodurch die Dichte des Wassers am Boden abnimmt. Jetzt ist das Wasser am Boden des Kessels weniger dicht als das Wasser am oberen Rand des Kessels. Aufgrund des Dichteunterschieds steigt das wärmere Wasser von unten nach oben, während das kältere Wasser von oben nach unten absinkt. Der Vorgang wird wiederholt, bis die Ober- und Unterseite dieselbe Temperatur haben.
Die aufsteigende heiße Flüssigkeit kann nicht auf derselben Linie steigen wie die kalte Flüssigkeit. Daher muss sich die Flüssigkeit horizontal bewegen, bevor sie für den nächsten Zyklus auf- und abgesenkt wird. Dies ist eingerichtet Konvektionszellen in der Flüssigkeit, wie in der nachstehenden Abbildung gezeigt.
Konvektionszellen
Die natürliche Konvektion ist für Luftströmungen verantwortlich und ist auch einer der Hauptfaktoren, die an den Meeresströmungen beteiligt sind.
Die Konvektion ist auch ein wichtiger Faktor in der Plattentektonik. Die inneren Teile des Erdmantels sind heißer als der äußere Teil. Dies führt dazu, dass Konvektionszellen im Mantel aufgestellt werden. Der Mantel ist fest und die Bewegung des Materials innerhalb des Mantels ist mit etwa 20 mm pro Jahr ziemlich langsam.
Konvektion im Erdmantel
Erzwungene Konvektion
Erzwungene Konvektion tritt auf, wenn die Materialbewegung mit einem externen Mechanismus wie einem Gebläse oder einer Pumpe bewegt wird. Heizlüfter sind ein gutes Beispiel für erzwungene Konvektion. Im menschlichen Körper fungiert das Herz auch als Pumpe, die für die erzwungene Konvektion von Wärme im Körper verantwortlich ist.
Was ist Strahlung?
Strahlung beschreibt die Übertragung von Wärme über elektromagnetische Strahlung. Aufgrund der kinetischen Energie sind Moleküle, aus denen sich Objekte zusammensetzen, ständig in Bewegung. Dadurch bewegen sich Ladungen in diesen Molekülen, wodurch elektromagnetische Wellen erzeugt werden.
Die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt durch Strahlung Wärme abgibt, ist durch die gegeben Stefan-Boltzmann-Gesetz:
woher ist die Fläche des Objekts und 
ist seine absolute Temperatur. 
ist der Stefan-Boltzmann-Konstante, 
.
Die Quantität 
wird genannt Emissionsgrad. Es nimmt einen Wert zwischen 0 und 1. ist höher für dunklere Objekte mit dunkleren Oberflächen, die Strahlung gut emittieren und absorbieren. Glänzende Oberflächen absorbieren und emittieren viel weniger Strahlung und haben Emissionsniveaus näher bei 0. Eine ideale Oberfläche, die sowohl ein perfekter Absorber als auch ein Strahlungsemitter ist, hat einen Emissionsgrad von 1 und wird als a bezeichnet schwarzer Körper.
Da das Objekt Strahlung an die Umgebung aussendet, ist es auch so absorbierend Strahlung aus der Umgebung. Wenn die Umgebung eine Temperatur von , Die Nettorate, mit der ein Körper Wärme abstrahlt, ist durch angegeben
Ob 
Es gibt eine Nettowärmeabstrahlung vom Körper in die Umgebung.
Objekte strahlen mehr als andere Wellenlängen der Strahlung aus. Je heißer der Körper ist, desto niedriger ist normalerweise die Wellenlänge, die am meisten emittiert wird. Zum Beispiel sollten heißere Sterne eine hellere Farbe (kleinere Wellenlänge) im Vergleich zu kälteren, roten (größere Wellenlänge) haben. Für einen idealen schwarzen Körper bei absoluter Temperatur , Wiens Gesetz gibt die Wellenlänge an 
welches am meisten ausgestrahlt wird:
Bei Raumtemperatur liegt die von Körpern abgestrahlte Primärwellenlänge im Infrarotbereich. Die folgende Grafik zeigt die Energiedichte einer bestimmten Wellenlänge, die von einem schwarzen Körper bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen abgestrahlt wird.
Strahlung - Wiens Gesetz
Thermogramme nutzen die vom Körper abgegebene Wärmestrahlung zur Abschirmung von Krankheiten und Infrarotkameras dienen zum „Sehen“ im Dunkeln. Strahlung von entfernten Sternen wird auch verwendet, um die Entfernung zwischen der Erde und den Sternen zu messen.
Unterschied zwischen Konvektion und Strahlung - Thermogramm eines energieeffizienten Hauses im Vordergrund, das im Vergleich zu einem traditionellen Haus, das viel mehr Energie abstrahlt, viel weniger Wärmeenergie abstrahlt (Hintergrund)
Was ist der Unterschied zwischen Konvektion und Strahlung?
Ursprung
Konvektion erfolgt durch thermische Ausdehnung der Materie.
Strahlung ist ein Ergebnis der Bewegung von Ladungen in Materialien aufgrund der kinetischen Energie der Moleküle.
Mechanismus
Konvektion beinhaltet eine Übertragung einer Masse eines Materials, typischerweise eines Fluids.
Strahlung beinhaltet eine elektromagnetische Welle. Materie selbst bewegt sich nicht.
Mittel
Konvektion erfordert ein Medium.
Strahlung erfordert kein Medium und kann Wärme durch ein Vakuum übertragen.
Temperaturabhängigkeit
Konvektion führt zu einem Wärmefluss, der in etwa direkt proportional zu der Temperaturdifferenz ist.
Strahlung führt zu einem Wärmestrom, der von der Differenz zwischen abhängt Vierte Mächte von Temperaturen des Objekts und der Umgebung.
