Razumijevanje različitih mehanizama prijenosa topline važno je za studente fizike, meteorologije i geografije. Razlike su uglavnom lako razumljive. Međutim, jedna uobičajena točka zbunjenosti je razlika između konvekcije i advekcije.
Nakon prvog čitanja definicija oba, vrlo je primamljivo o njima razmišljati kao o jednom te istom fenomenu, ali u stvarnosti, advekcija je komponenta šireg, sveobuhvatnijeg procesa konvekcije. Razumijevanje ove razlike presudno je ako želite opisati oba procesa.
Što je konvekcija?
Konvekcija je višestepeni postupak koji često rezultira cikličkim kretanjem fluida kao reakcijom na zagrijavanje. Zamislite vodu u posudi koja je pregrijana: Kako se dno posude zagrijava, ta se toplina (provođenjem) prenosi u vodu na dnu posude.
Voda se tada zagrijava, što uzrokuje da njene molekule vibriraju više, a ukupna gustoća ovog dijela vode smanjuje se zbog povećanog gibanja molekula. Smanjenje gustoće uzrokuje porast toplijeg dijela vode, zamjenjujući hladnijom, gušćom vodom iz gornjeg dijela posude.
Kako se vruća voda diže, ona gubi dio dodatne energije (prenoseći se na druge dijelove vode, kao i gubeći se uslijed pokreta), što uzrokuje da se ohladi i postane gušća.
Istodobno, hladnija voda koja ju je zamijenila na dnu posude sada se zagrijala, postala manje gusta i počela se dizati. Proces započinje ispočetka, što rezultira struje konvekcije po cijeloj tavi. Isti se postupak također događa u atmosferi, zraku u blizini grijalice i na mnogim drugim mjestima gdje postoji poseban izvor topline.
Što je advekcija?
Advekcija je specifičniji postupak, definiran kao transport nečega (poput temperature, vlage ili tvari) s jednog mjesta na drugo skupnim kretanjem tekućine, uglavnom vodoravno.
Ključni dio ove definicije je da je to isključivo prijevoz materijala ili količine kretanje fluida, pa definicija geografije advekcije jako ovisi o strujama vjetra ili oceanu struje.
Topla oceanska struja, na primjer, premješta vodu s višom temperaturom s jednog mjesta na drugo, jer se prenosi zajedno s kretanjem vodenog tijela. Na sličan način, kretanje toplih i hladnih zračnih tijela (tj. Vruće i hladne fronte) u meteorologiji je primjer advekcije.
Konvekcija vs. Advekcija
Izvor zabune između konvekcije i advekcije sada bi trebao biti jasan. U oba procesa, toplina se može premještati s jednog mjesta na drugo kretanjem tekućine, pa u određenom smislu postoji veliko preklapanje između procesa. Ključni faktor je ipak ta konvekcija sadrži advekcija, ali također uključuje provodni ili difuzni prijenos, dok se advekcija isključivo odnosi na prijenos količine kretanjem fluida.
Možete detaljnije razmisliti o konvekciji naspram advekciji da biste razumjeli razliku. U početku se toplina prenosi na tekućinu i to čini da se molekule unutar nje kreću u slučajnim smjerovima, šireći toplinu difuzijom.
Tada kao difuzija nastavlja se, a gustoća dijela tekućine opada, dolazi do advektivnog prijenosa unutarnja energija na drugo mjesto u tekućini, nakon čega dolazi do difuzije u druge dijelove fluida tekućina.
Ukratko, advekcija je posebno ovisna o strujama unutar fluida, dok je konvekcija širi proces koji također sadrži difuzni prijenos topline. Kao takva, advekcija može postojati samo u plinovima i tekućinama, a u krutini nije moguća.