Für Studierende der Physik, Meteorologie und Geographie ist es wichtig, die verschiedenen Mechanismen der Wärmeübertragung zu verstehen. Die Unterschiede sind meist leicht zu verstehen. Ein häufiger Verwirrungspunkt ist jedoch die Unterscheidung zwischen Konvektion und Advektion.
Beim ersten Lesen der Definitionen von beiden ist es sehr verlockend, die beiden als ein und dasselbe Phänomen zu betrachten, aber in Wirklichkeit Advektion ist ein Komponente des breiteren, allumfassenderen Prozesses der Konvektion. Das Verständnis dieser Unterscheidung ist entscheidend, wenn Sie beide Prozesse beschreiben wollen.
Was ist Konvektion?
Konvektion ist ein mehrstufiger Prozess, der häufig zu einer zyklischen Bewegung einer Flüssigkeit als Reaktion auf die Erwärmung führt. Stellen Sie sich das Wasser in einer Pfanne vor, das über der Hitze ist: Wenn sich der Boden der Pfanne erwärmt, wird diese Wärme (durch Wärmeleitung) auf das Wasser am Boden der Pfanne übertragen.
Das Wasser erwärmt sich dann, wodurch seine Moleküle stärker vibrieren und die Gesamtdichte dieses Teils des Wassers aufgrund der erhöhten Bewegung der Moleküle abnimmt. Durch die Dichteverringerung steigt der wärmere Wasseranteil an und wird durch kühleres, dichteres Wasser aus dem oberen Teil der Pfanne ersetzt.
Wenn das heißere Wasser aufsteigt, verliert es einen Teil seiner zusätzlichen Energie (die auf andere Teile des Wassers übertragen wird und durch die Bewegung verloren geht), wodurch es sich abkühlt und dichter wird.
Gleichzeitig hat sich das kühlere Wasser, das es am Boden der Pfanne ersetzt hat, jetzt erhitzt, hat an Dichte verloren und beginnt zu steigen. Der Prozess beginnt von neuem, was zu Konvektionsströme in der ganzen Pfanne. Derselbe Vorgang findet auch in der Atmosphäre, in der Luft in der Nähe einer Heizung und an vielen anderen Orten statt, an denen eine bestimmte Wärmequelle vorhanden ist.
Was ist Advektion?
Advektion ist ein spezifischer Prozess, definiert als der Transport von etwas (wie Temperatur, Feuchtigkeit oder einer Substanz) von einem Ort zum anderen durch Massenbewegung einer Flüssigkeit, im Allgemeinen horizontal.
Kernstück dieser Definition ist, dass es sich ausschließlich um den Transport eines Materials oder einer Menge durch die Bewegung einer Flüssigkeit, und daher hängt die Definition der Advektionsgeographie stark von Windströmungen oder Ozeanen ab Ströme.
Eine warme Meeresströmung zum Beispiel bewegt Wasser mit höherer Temperatur von einem Ort zum anderen, weil es mit der Massenbewegung des Wasserkörpers mitgenommen wird. In ähnlicher Weise ist die Bewegung von Warm- und Kaltluftkörpern (d. h. Heiß- und Kaltfronten) in der Meteorologie ein Beispiel für Advektion.
Konvektion vs. Advektion
Die Quelle der Verwechslung zwischen Konvektion und Advektion sollte nun klar sein. Bei beiden Prozessen kann Wärme durch die Bewegung einer Flüssigkeit von einem Ort zum anderen übertragen werden, so dass es in gewisser Weise eine große Überlappung zwischen den Prozessen gibt. Der Schlüsselfaktor ist jedoch, dass Konvektion enthält Advektion, sondern umfasst auch konduktive oder diffusive Übertragung, während sich die Advektion ausschließlich auf die Übertragung der Menge durch die Bewegung des Fluids bezieht.
Sie können sich Konvektion versus Advektion genauer überlegen, um den Unterschied zu verstehen. Zuerst wird Wärme auf die Flüssigkeit übertragen, wodurch sich die Moleküle darin in zufällige Richtungen bewegen und die Wärme durch Diffusion verteilen.
Dann als Diffusion setzt sich fort und die Dichte des Flüssigkeitsanteils sinkt, es kommt zu einer advektiven Übertragung von innere Energie an einen anderen Ort in der Flüssigkeit, danach erfolgt eine Diffusion in andere Teile des Flüssigkeit.
Kurz gesagt, die Advektion hängt spezifisch von den Strömungen innerhalb einer Flüssigkeit ab, während die Konvektion ein breiterer Prozess ist, der auch diffusiven Wärmetransfer beinhaltet. Als solche kann Advektion nur in Gasen und Flüssigkeiten existieren, und sie ist in einem Festkörper nicht möglich.