Разбирането на различните механизми на пренос на топлина е важно за студентите по физика, метеорология и география. В по-голямата си част разликите са лесни за разбиране. Въпреки това, една обща точка на объркване е разграничението между конвекция и адвекция.
При първо четене на дефинициите и за двете е много изкушаващо да се мисли за двете като за едно и също явление, но в действителност, адвекция е съставна част на по-широкия, всеобхватен процес на конвекция. Разбирането на това разграничение е от решаващо значение, ако искате да опишете и двата процеса.
Какво е конвекция?
Конвекцията е многоетапен процес, който често води до циклично движение на флуида в отговор на нагряване. Представете си водата в тиган, който е над огъня: Тъй като дъното на тигана се загрява, тази топлина се предава (чрез проводимост) към водата на дъното на тигана.
След това водата се загрява, причинявайки нейните молекули да вибрират повече и общата плътност на тази част от водата намалява поради увеличеното движение на молекулите. Намаляването на плътността води до повишаване на по-топлата част вода, която се заменя с по-хладна и плътна вода от горната част на тигана.
С надигането на по-горещата вода тя губи част от допълнителната си енергия (като се прехвърля в други части на водата, както и се губи в резултат на движението), което я кара да се охлади и да стане по-плътна.
В същото време по-хладната вода, която я замени на дъното на тигана, вече се нагря, стана по-малко плътна и започна да се издига. Процесът започва отначало, което води до конвекционни токове по целия тиган. Същият процес се случва и в атмосферата, във въздуха близо до нагревател и на много други места, където има отделен източник на топлина.
Какво е адвекция?
Адвекцията е по-специфичен процес, дефиниран като транспортиране на нещо (като температура, влага или вещество) от едно място на друго чрез обемно движение на течност, обикновено хоризонтално.
Ключовата част на това определение е, че това е единствено транспортирането на материал или количество от движение на флуид и така определението за география на адвекция зависи силно от вятърните течения или океана течения.
Топло океанско течение, например, премества водата с по-висока температура от едно място на друго, защото се пренася заедно с общото движение на водното тяло. По подобен начин движението на топли и студени въздушни тела (т.е. горещи и студени фронтове) в метеорологията е пример за адвекция.
Конвекция срещу Адвекция
Сега трябва да е ясен източникът на объркването между конвекция и адвекция. И при двата процеса топлината може да се прехвърля от едно място на друго чрез движението на флуид, така че в известен смисъл има голямо припокриване между процесите. Ключовият фактор обаче е тази конвекция съдържа адвекция, но също така включва проводящ или дифузионен трансфер, докато адвекцията се отнася чисто до трансфера на количеството чрез движението на флуида.
Можете да помислите за конвекция срещу адвекция по-подробно, за да разберете разликата. Отначало топлината се предава на течността и това кара молекулите в нея да се движат в произволни посоки, разпространявайки топлината чрез дифузия.
Тогава като дифузия продължава и плътността на частта от течността спада, има адвективен трансфер на вътрешната енергия към друго място във флуида, след което има дифузия към други части на течност.
Накратко, адвекцията зависи конкретно от токовете в течността, докато конвекцията е по-широк процес, който също съдържа дифузен топлопренос. Като такава адвекцията може да съществува само в газове и течности и не е възможна в твърдо вещество.