Lämmönsiirtomekanismien ymmärtäminen on tärkeää fysiikan, meteorologian ja maantieteen opiskelijoille. Suurimmaksi osaksi erot ovat helposti ymmärrettävissä. Yksi yleinen sekaannuskohta on kuitenkin ero konvektion ja advektion välillä.
Ensimmäisen kerran lukemalla molempien määritelmät on erittäin houkuttelevaa ajatella näitä kahta yhtenä ja samana ilmiönä, mutta todellisuudessa advektio on komponentti konvektioprosessin laajemmasta ja kattavammasta prosessista. Tämän eron ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, jos haluat kuvata molempia prosesseja.
Mikä on konvektio?
Konvektio on monivaiheinen prosessi, joka johtaa usein nesteen sykliseen liikkeeseen vasteena lämmitykseen. Kuvittele vesi pannulla, joka on yli lämmön: Kun pannun pohja lämpenee, tämä lämpö siirtyy (johtamalla) pannun pohjassa olevaan veteen.
Sitten vesi lämpenee, jolloin sen molekyylit tärisevät enemmän ja tämän veden osan kokonaistiheys pienenee molekyylien lisääntyneen liikkeen vuoksi. Tiheyden pieneneminen saa veden lämpimämmän osan nousemaan korvaten viileämmällä, tiheämmällä vedellä pannun yläosasta.
Kuumemman veden noustessa se menettää osan ylimääräisestä energiastaan (siirretään veden muihin osiin ja menetetään liikkeen seurauksena), jolloin se jäähtyy ja tiheytyy.
Samaan aikaan viileämpi vesi, joka korvasi sen pannun pohjassa, on nyt lämmennyt, tullut vähemmän tiheäksi ja alkanut nousta. Prosessi alkaa uudestaan, tuloksena konvektiovirrat koko pannulla. Sama prosessi tapahtuu myös ilmakehässä, ilmassa lämmittimen lähellä ja monissa muissa paikoissa, joissa on erillinen lämmönlähde.
Mikä on etsintä?
Advektio on spesifisempi prosessi, joka määritellään jonkin (kuten lämpötilan, kosteuden tai aineen) kuljettamisesta paikasta toiseen nesteen irtoliikkeellä, yleensä vaakasuorassa.
Tämän määritelmän keskeinen osa on, että se on yksinomaan materiaalin tai määrän kuljettaminen nesteen liike, joten advektion maantieteellinen määritelmä riippuu voimakkaasti tuulivirroista tai merestä virrat.
Esimerkiksi lämmin valtamerivirta siirtää korkeamman lämpötilan vettä paikasta toiseen, koska sitä kuljetetaan yhdessä vesimuodostuman massaliikkeen kanssa. Samalla tavalla lämpimien ja kylmien ilmakappaleiden (ts. Kuumien ja kylmien rintamien) liike meteorologiassa on esimerkki advektiosta.
Konvektio vs. Advection
Konvektion ja advektion välisen sekaannuksen lähteen pitäisi nyt olla selvä. Molemmissa prosesseissa lämpö voidaan siirtää paikasta toiseen nesteen liikkeellä, joten prosessien välillä on tietyssä mielessä suuri päällekkäisyys. Avaintekijä on kuitenkin konvektio sisältää advektio, mutta sisältää myös johtavan tai diffuusion siirron, kun taas advektio viittaa puhtaasti määrän siirtoon nesteen liikkeen kautta.
Voit ajatella konvektiota vs. advektiota tarkemmin eron ymmärtämiseksi. Aluksi lämpö siirtyy nesteeseen, mikä saa sen sisällä olevat molekyylit liikkumaan satunnaisissa suunnissa levittäen lämpöä diffuusion kautta.
Sitten kuten diffuusio jatkuu, ja nesteen osan tiheys putoaa, sitä tapahtuu ennakoivasti - sisäinen energia toiseen paikkaan nesteessä, jonka jälkeen diffuusio tapahtuu nestemäinen.
Lyhyesti sanottuna advektio riippuu nimenomaan nesteen virtauksista, kun taas konvektio on laajempi prosessi, joka sisältää myös diffuusion lämmönsiirron. Sellaisena advektio voi esiintyä vain kaasuissa ja nesteissä, eikä se ole mahdollista kiinteässä aineessa.