Soojusülekande erinevate mehhanismide mõistmine on oluline füüsika, meteoroloogia ja geograafia eriala üliõpilastele. Enamasti on erinevusi lihtne mõista. Kuid üks levinud segiajamise punkt on konvektsiooni ja advektsiooni eristamine.
Esmalt mõlema definitsioone lugedes on väga ahvatlev mõelda neist kahest kui ühest ja samast nähtusest, kuid tegelikult advektsioon on komponent konvektsiooni laiemast, kõikehõlmavamast protsessist. Selle eristuse mõistmine on ülioluline, kui soovite kirjeldada mõlemat protsessi.
Mis on konvektsioon?
Konvektsioon on mitmeastmeline protsess, mille tulemuseks on sageli vedeliku tsükliline liikumine vastusena kuumutamisele. Kujutage ette vett pannil, mis on üle kuumuse: Kui panni põhi soojeneb, kandub see soojus (juhtivuse teel) üle panni põhjas olevasse vette.
Seejärel vesi kuumeneb, põhjustades selle molekulide suurema vibratsiooni ja selle veeosa üldtiheduse vähenemise molekulide suurenenud liikumise tõttu. Tiheduse vähenemine põhjustab vee soojema osa tõusu, asendades selle panniku ülemisest osast jahedama ja tihedama veega.
Kui kuumem vesi tõuseb, kaotab see osa oma täiendavast energiast (kandudes nii vee teistesse osadesse kui ka kaotades liikumise tagajärjel), põhjustades selle jahtumist ja muutumist tihedamaks.
Samal ajal on jahedam vesi, mis selle panni põhjas asendas, nüüdseks kuumenenud, muutunud vähem tihedaks ja hakanud tõusma. Protsess algab uuesti, mille tulemuseks on konvektsioonivoolud kogu pannil. Sama protsess toimub ka atmosfääris, õhus küttekeha lähedal ja paljudes muudes kohtades, kus on selge soojusallikas.
Mis on advektsioon?
Advektsioon on spetsiifilisem protsess, mis on määratletud kui millegi (näiteks temperatuuri, niiskuse või aine) transport ühest kohast teise vedeliku lahtise liikumisega, tavaliselt horisontaalselt.
Selle määratluse põhiosa on see, et tegemist on üksnes materjali või koguse transportimisega vedeliku liikumine ja seega sõltub advektsioonigeograafia määratlus tugevalt tuulevooludest või ookeanist hoovused.
Näiteks liigub soe ookeanihoovus kõrgema temperatuuriga vett ühest kohast teise, kuna seda kantakse koos veekogu lahtise liikumisega. Samamoodi on advektsiooni näide sooja ja külma õhukeha (s.o kuuma ja külma frondi) liikumine meteoroloogias.
Konvektsioon vs. Advektsioon
Konvektsiooni ja advektsiooni segiajamise allikas peaks nüüd olema selge. Mõlemas protsessis saab soojust vedeliku liikumisega üle kanda ühest kohast teise, nii et mõnes mõttes on protsesside vahel suur kattuvus. Peamine tegur on siiski see konvektsioon sisaldab advektsioon, kuid hõlmab ka juhtivat või hajutavat ülekannet, samas kui advektsioon viitab puhtalt koguse ülekandmisele vedeliku liikumise kaudu.
Erinevuse mõistmiseks võite põhjalikumalt mõelda konvektsiooni ja advektsiooni üle. Esmalt kandub soojus vedelikku ja see paneb selles olevad molekulid liikuma juhuslikes suundades, levitades soojust difusiooni teel.
Siis nagu difusioon jätkub ja vedeliku osa tihedus langeb, toimub ülekandmine siseenergia vedeliku teise asukohta, mille järel toimub difusioon vedeliku teistesse osadesse vedel.
Lühidalt öeldes sõltub advektsioon konkreetselt vedeliku vooludest, konvektsioon on aga laiem protsess, mis sisaldab ka hajuvat soojusülekannet. Sellisena võib advektsioon esineda ainult gaasides ja vedelikes ning see pole võimalik tahkes olekus.