Comprendre les différents mécanismes de transfert de chaleur est important pour les étudiants en physique, météorologie et géographie. Pour la plupart, les différences sont faciles à comprendre. Cependant, un point commun de confusion est la distinction entre convection et advection.
À la première lecture des définitions des deux, il est très tentant de considérer les deux comme un seul et même phénomène, mais en réalité, advection est un composant du processus plus large et plus global de convection. Comprendre cette distinction est crucial si vous voulez décrire les deux processus.
Qu'est-ce que la convection ?
La convection est un processus en plusieurs étapes qui entraîne souvent le mouvement cyclique d'un fluide en réponse à l'échauffement. Imaginez l'eau dans une casserole qui est sur la chaleur: Lorsque le fond de la casserole chauffe, cette chaleur est transférée (par conduction) à l'eau au fond de la casserole.
L'eau se réchauffe alors, faisant vibrer davantage ses molécules et la densité globale de cette partie de l'eau diminue en raison du mouvement accru des molécules. La réduction de la densité fait monter la partie la plus chaude de l'eau, remplacée par de l'eau plus froide et plus dense provenant de la partie supérieure de la casserole.
Au fur et à mesure que l'eau plus chaude monte, elle perd une partie de son énergie supplémentaire (elle est transférée à d'autres parties de l'eau et perdue en raison du mouvement), la faisant se refroidir et devenir plus dense.
Dans le même temps, l'eau plus froide qui la remplaçait au fond de la casserole s'est maintenant réchauffée, est devenue moins dense et a commencé à monter. Le processus recommence, aboutissant à les courants de convection dans toute la casserole. Ce même processus se produit également dans l'atmosphère, dans l'air à proximité d'un appareil de chauffage et dans de nombreux autres endroits où il existe une source distincte de chaleur.
Qu'est-ce que l'advection ?
L'advection est un processus plus spécifique, défini comme le transport de quelque chose (comme la température, l'humidité ou une substance) d'un endroit à un autre par le mouvement en vrac d'un fluide, généralement horizontalement.
L'élément clé de cette définition est qu'il s'agit uniquement du transport d'un matériau ou d'une quantité par le mouvement d'un fluide, et donc la définition de la géographie de l'advection dépend fortement des courants de vent ou de l'océan courants.
Un courant océanique chaud, par exemple, déplace l'eau à température plus élevée d'un endroit à un autre parce qu'elle est entraînée par le mouvement de masse de la masse d'eau. De la même manière, le mouvement des corps d'air chaud et froid (c'est-à-dire les fronts chauds et froids) en météorologie est un exemple d'advection.
Convection vs. Advection
La source de la confusion entre convection et advection devrait maintenant être claire. Dans les deux processus, la chaleur peut être transférée d'un endroit à un autre par le mouvement d'un fluide, donc dans un sens il y a un grand chevauchement entre les processus. Le facteur clé, cependant, est que la convection contient l'advection, mais comprend également le transfert conducteur ou diffusif, tandis que l'advection se réfère uniquement au transfert de la quantité par le mouvement du fluide.
Vous pouvez réfléchir plus en détail à la convection par rapport à l'advection pour comprendre la différence. Au début, la chaleur est transférée au fluide, ce qui fait que les molécules qu'il contient se déplacent dans des directions aléatoires, diffusant la chaleur par diffusion.
Puis en tant que la diffusion continue, et la densité de la portion du fluide diminue, il y a un transfert advectif de l'énergie interne à un autre endroit dans le fluide, après quoi il y a diffusion vers d'autres parties du liquide.
En bref, l'advection dépend spécifiquement des courants dans un fluide, tandis que la convection est un processus plus large qui contient également un transfert de chaleur par diffusion. En tant que telle, l'advection ne peut exister que dans les gaz et les liquides, et elle n'est pas possible dans un solide.