Η κατανόηση των διαφορετικών μηχανισμών μεταφοράς θερμότητας είναι σημαντική για τους μαθητές φυσικής, μετεωρολογίας και γεωγραφίας. Ως επί το πλείστον, οι διαφορές είναι κατανοητές. Ωστόσο, ένα κοινό σημείο σύγχυσης είναι η διάκριση μεταξύ μεταφοράς και πρόσληψης.
Κατά την πρώτη ανάγνωση των ορισμών και των δύο, είναι πολύ δελεαστικό να σκεφτούμε τα δύο ως ένα και το ίδιο φαινόμενο, αλλά στην πραγματικότητα, οριζόντια μεταφορά είναι ένα συστατικό της ευρύτερης, πιο ευρείας διαδικασίας μεταφοράς. Η κατανόηση αυτής της διάκρισης είναι ζωτικής σημασίας εάν θέλετε να περιγράψετε και τις δύο διαδικασίες.
Τι είναι το Convection;
Το Convection είναι μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων που συχνά οδηγεί στην κυκλική κίνηση ενός υγρού σε απόκριση στη θέρμανση. Φανταστείτε το νερό σε μια κατσαρόλα που είναι πάνω από τη θερμότητα: Καθώς το κάτω μέρος του τηγανιού θερμαίνεται, αυτή η θερμότητα μεταφέρεται (με αγωγιμότητα) στο νερό στο κάτω μέρος της κατσαρόλας.
Το νερό στη συνέχεια θερμαίνεται, προκαλώντας μεγαλύτερη δόνηση των μορίων του και μείωση της συνολικής πυκνότητας αυτού του τμήματος του νερού λόγω της αυξημένης κίνησης των μορίων. Η μείωση της πυκνότητας προκαλεί την αύξηση του θερμότερου τμήματος του νερού, αντικαθιστώντας το από ψυχρότερο, πυκνότερο νερό από το πάνω μέρος του δοχείου.
Καθώς το θερμότερο νερό ανεβαίνει, χάνει μέρος της πρόσθετης ενέργειας του (μεταφέρεται σε άλλα μέρη του νερού καθώς επίσης και χάνεται ως αποτέλεσμα της κίνησης), προκαλώντας το να κρυώσει και να γίνει πιο πυκνό.
Ταυτόχρονα, το ψυχρότερο νερό που το αντικατέστησε στο κάτω μέρος του ταψιού έχει πλέον θερμανθεί, γίνεται λιγότερο πυκνό και άρχισε να ανεβαίνει. Η διαδικασία ξεκινά ξανά, με αποτέλεσμα ρεύματα μεταφοράς σε ολόκληρο το τηγάνι. Η ίδια διαδικασία συμβαίνει επίσης στην ατμόσφαιρα, στον αέρα κοντά σε θερμαντήρα και σε πολλά άλλα μέρη όπου υπάρχει μια ξεχωριστή πηγή θερμότητας.
Τι είναι το Advection;
Το Advection είναι μια πιο συγκεκριμένη διαδικασία, που ορίζεται ως η μεταφορά κάτι (όπως θερμοκρασία, υγρασία ή ουσία) από το ένα μέρος στο άλλο με μαζική κίνηση ενός υγρού, γενικά οριζόντια.
Το βασικό μέρος αυτού του ορισμού είναι ότι είναι αποκλειστικά η μεταφορά ενός υλικού ή ποσότητας από το κίνηση ενός ρευστού, και έτσι ο ορισμός γεωγραφικής προσάρτησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα ρεύματα ανέμου ή τον ωκεανό ρεύματα.
Ένα θερμό ρεύμα ωκεανού, για παράδειγμα, μετακινεί νερό υψηλότερης θερμοκρασίας από το ένα μέρος στο άλλο επειδή μεταφέρεται μαζί με τη μαζική κίνηση του υδατικού συστήματος. Με παρόμοιο τρόπο, η κίνηση θερμών και ψυχρών σωμάτων αέρα (δηλαδή, θερμών και ψυχρών μετώπων) στη μετεωρολογία είναι ένα παράδειγμα προσκόλλησης.
Μεταφορά εναντίον Οριζόντια μεταφορά
Η πηγή της σύγχυσης μεταξύ της μεταφοράς και της πρόσληψης πρέπει τώρα να είναι σαφής. Και στις δύο διαδικασίες, η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί από τη μία θέση στην άλλη με την κίνηση ενός υγρού, οπότε κατά μία έννοια υπάρχει μεγάλη επικάλυψη μεταξύ των διεργασιών. Ο βασικός παράγοντας, ωστόσο, είναι αυτή η μεταφορά περιέχει advection αλλά περιλαμβάνει επίσης αγώγιμη ή διάχυτη μεταφορά, ενώ το advection αναφέρεται καθαρά στη μεταφορά της ποσότητας μέσω της κίνησης του υγρού.
Μπορείτε να σκεφτείτε λεπτομερέστερα τη συναρμολόγηση έναντι της επίθεσης για να κατανοήσετε τη διαφορά. Αρχικά, η θερμότητα μεταφέρεται στο υγρό, και αυτό κάνει τα μόρια μέσα σε αυτό να κινούνται σε τυχαίες κατευθύνσεις, διαδίδοντας θερμότητα μέσω διάχυσης.
Τότε ως το διάχυση συνεχίζεται, και η πυκνότητα του τμήματος του υγρού πέφτει, υπάρχει μια επιλεκτική μεταφορά του εσωτερική ενέργεια σε άλλη θέση του υγρού, μετά την οποία υπάρχει διάχυση σε άλλα μέρη του υγρό.
Εν συντομία, η απορρόφηση εξαρτάται ειδικά από τα ρεύματα μέσα σε ένα ρευστό, ενώ η μεταφορά είναι μια ευρύτερη διαδικασία που περιέχει επίσης διάχυτη μεταφορά θερμότητας. Ως εκ τούτου, η απορρόφηση μπορεί να υπάρχει μόνο σε αέρια και υγρά και δεν είναι δυνατή σε στερεό.