Dok kondukcija je prijenos toplinske energije izravnim kontaktom, konvekcija je kretanje topline stvarnim gibanjem materije; radijacija je prijenos energije uz pomoć elektromagnetskih valova.
Materija je prisutna oko nas, u tri stanja, kruta, tekuća i plinska. Pretvaranje materije iz jednog stanja u drugo nazvano je promjenom stanja, što se događa zbog razmjene topline između materije i njene okoline. Dakle, toplina je prijelaz energije iz jednog sustava u drugi, zbog razlike u temperaturi koja se javlja na tri različita načina, a to su provođenje, konvekcija i zračenje.
Ljudi često pogrešno shvaćaju, ove oblike prijenosa topline, ali se temelje na različitim fizičkim interakcijama za prijenos energije. Da bismo proučili razliku između kondukcije, konvekcije i zračenja, pogledajmo članak u nastavku.
Osnove za usporedbu | Kondukcija | Konvekcija | Radijacija |
---|---|---|---|
Značenje | Provođenje je proces u kojem se izravnim dodirom vrši prijenos topline između objekata. | Konvekcija se odnosi na oblik prijenosa topline u kojem dolazi do prijelaza energije unutar fluida. | Radija aludira na mehanizam u kojem se prenosi toplina bez ikakvog fizičkog dodira između predmeta. |
zastupati | Kako toplina putuje između predmeta u izravnom kontaktu. | Kako toplina prolazi kroz tekućinu. | Kako toplina teče kroz prazne prostore. |
Uzrok | Zbog temperaturne razlike. | Zbog razlike u gustoći. | Nastaje od svih predmeta, na temperaturi većoj od 0 K. |
pojava | Dolazi u krutinama, putem molekularnih sudara. | Nastaje u tekućinama, stvarnim protokom materije. | Nastaje na daljini i ne zagrijava interventnu tvar. |
Prijenos topline | Koristi zagrijanu krutu tvar. | Koristi intermedijarnu tvar. | Koristi elektromagnetske valove. |
Ubrzati | Usporiti | Usporiti | Brzo |
Zakon refleksije i loma | Ne slijedi | Ne slijedi | slijediti |
Provođenje se može shvatiti kao postupak koji omogućava izravan prijenos topline kroz materiju, zbog razlike u temperaturi, između susjednih dijelova objekta. To se događa kada temperatura molekula prisutnih u tvari raste, što rezultira snažnom vibracijom. Molekuli se sudaraju s okolnim molekulama, zbog čega i vibriraju, što rezultira transportom toplinske energije do susjednog dijela objekta.
Jednostavno rečeno, kad god su dva objekta u izravnom dodiru jedan s drugim, doći će do prijenosa topline s toplijeg objekta na hladniji, što je zbog provođenja. Nadalje, predmeti koji dopuštaju toplinu da kroz njih lako putuje nazivaju se vodičima.
Konvencija u znanosti podrazumijeva oblik prijenosa topline, stvarnim kretanjem materije koje se događa samo u tekućinama. Tekućina aludira na bilo koju tvar, čije se molekule slobodno kreću s jednog mjesta na drugo, poput tekućine i plinova. To se događa prirodno ili čak na silu.
Gravitacija ima veliku ulogu u prirodnoj konvekciji, tako da kad se tvar zagrijava odozdo, dovodi do širenja toplijeg dijela. Zbog plutanja, toplija tvar se povećava, jer je manje gusta, a hladnija supstanca zamjenjuje je potonućem na dnu, zbog velike gustoće koja se, kada se zagrije, pomiče prema gore, a postupak se nastavlja. Konvekcijsko se zagrijavanjem tvari molekule raspršuju i odmiču.
Kad se konvekcija izvodi na silu, tvar se prisiljava na bilo koji fizički način, poput pumpe, nagore. Npr Sustav grijanja zraka.
Mehanizam prijenosa topline u kojem nije potreban medij naziva se zračenjem. Odnosi se na kretanje topline u valovima, jer za to ne trebaju molekule. Predmet ne mora biti u izravnom međusobnom dodiru za prijenos topline. Kad god osjetite toplinu bez da zapravo dodirnete predmet, to je zbog zračenja. Štoviše, boja, orijentacija površine itd. Su neka od površinskih svojstava o kojima zračenje uvelike ovisi.
U tom se procesu energija prenosi elektromagnetskim valovima zvanim kao zračenje. Vrući predmeti uglavnom emitiraju toplinsku energiju u hladnije okruženje. Zračna energija sposobna je putovati u vakuumu od svog izvora do hladnije okolice. Najbolji primjer zračenja je sunčeva energija koju dobivamo od sunca, iako je ona udaljena miljama od nas.
Bitne razlike između kondukcije, konvekcije i zračenja objašnjavaju se u odjeljku:
Termodinamika je proučavanje prijenosa topline i promjena povezanih s njim. Provodenje nije ništa drugo nego prijenos topline s toplijeg dijela u hladniji. Konvekcija je prijenos topline gibanjem tekućine gore i dolje. Zračenje nastaje kada toplina putuje kroz prazan prostor.