Convecció vs radiació
La convecció i la radiació són dos processos discutits en el camp de la calor. La convecció és el mètode de transferència de calor mitjançant partícules en moviment. La radiació no requereix partícules ni un medi per transferir energia. Tots dos processos són molt importants en nombrosos camps. Aquests conceptes s'utilitzen àmpliament en calor i termodinàmica, ciència atmosfèrica, anàlisi del temps, anàlisi del clima, mecànica de fluids i fins i tot ciències mèdiques. És vital tenir una comprensió adequada d'aquests conceptes per sobresortir en aquests camps, que fan un gran ús d'aquests conceptes. En aquest article, parlarem de què són la convecció i la radiació, les seves definicions, les aplicacions de la convecció i la radiació, les seves similituds i, finalment, la diferència entre convecció i radiació.
Què és la radiació?
La radiació electromagnètica o comunament coneguda com a radiació o radiació EM és un mètode de transferència de calor. La radiació electromagnètica va ser proposada per primera vegada per James Clerk Maxwell. Això va ser confirmat més tard per Heinrich Hertz, que va produir amb èxit la primera ona EM. Maxwell va derivar la forma d'ona de les ones elèctriques i magnètiques i va predir amb èxit la velocitat d'aquestes ones. Com que aquesta velocitat d'ona era igual al valor experimental de la velocitat de la llum, Maxwell també va proposar que la llum era, de fet, una forma d'ones EM. Les ones electromagnètiques tenen tant un camp elèctric com un camp magnètic que oscil·len perpendicularment entre si i perpendiculars a la direcció de propagació de l'ona. Totes les ones electromagnètiques tenen la mateixa velocitat en el buit. La freqüència de l'ona electromagnètica determina l'energia emmagatzemada en ella. Més tard es va demostrar mitjançant la mecànica quàntica que aquestes ones són, de fet, paquets d'ones. L'energia d'aquest paquet depèn de la freqüència de l'ona. Això va obrir el camp de la dualitat ona-partícula de la matèria. Ara es pot veure que la radiació electromagnètica es pot considerar com a ones i partícules. Un objecte, que es col·loca a qualsevol temperatura per sobre del zero absolut, emetrà ones EM de totes les longituds d'ona. L'energia, que el nombre màxim de fotons emesos, depèn de la temperatura del cos.
Què és la convecció?
La convecció és la terminologia utilitzada per als moviments a granel de fluids. Tanmateix, en aquest article, la convecció es considera en forma de convecció de calor. A diferència de la conducció, la convecció no pot tenir lloc en sòlids. La convecció és el procés de transferència d'energia mitjançant transferència directa de matèria. En líquids i gasos, quan s'escalfa des del fons, la capa inferior del fluid s'escalfa primer. Aleshores, la capa d'aire escalfat s'expandeix; sent menys densa que l'aire fresc, la capa d'aire calent s'eleva en forma de corrent de convecció. Aleshores, la següent capa de fluid està experimentant els mateixos fenòmens. Mentrestant, la primera capa d'aire calent ara es refreda i baixarà. Aquest efecte crea un bucle de conducció, alliberant contínuament la calor agafada de les capes inferiors a les capes superiors. Aquest és un patró molt important en els sistemes meteorològics. La calor de la superfície de la terra s'allibera a l'atmosfera superior en aquest mecanisme.
Quina diferència hi ha entre la convecció i la radiació?
• Perquè es produeixi la convecció, cal que hi hagi un medi amb partícules mòbils al voltant del cos escalfat. La radiació no requereix cap mitjà.
• La transferència de calor de la radiació és més ràpida que la transferència de calor de la convecció.
• La convecció sempre allunya la calor de la gravetat, mentre que la radiació s'emet en totes direccions.
