A hőátadás különböző mechanizmusainak megértése fontos a fizika, meteorológia és földrajz szakos hallgatók számára. A különbségek többnyire könnyen érthetők. Azonban az összetévesztés egyik gyakori pontja a konvekció és az advekció megkülönböztetése.
A kettő definíciójának első elolvasása után nagyon csábító a kettőt egy és ugyanazon jelenségként gondolni, de a valóságban advekció egy összetevő a konvekció tágabb, mindenre kiterjedő folyamatának. Ennek a megkülönböztetésnek a megértése elengedhetetlen, ha mindkét folyamatot le szeretné írni.
Mi az a konvekció?
A konvekció egy többlépcsős folyamat, amely gyakran egy folyadék ciklikus mozgását eredményezi a hő hatására. Képzelje el a vizet egy serpenyőben, amely túlmelegedik: Amint a serpenyő alja felmelegszik, ez a hő (vezetéssel) átkerül a serpenyő alján lévő vízbe.
Ezután a víz felmelegszik, aminek következtében molekulái jobban rezegnek, és a víz ezen részének teljes sűrűsége csökken a molekulák megnövekedett mozgása miatt. A sűrűség csökkenése miatt a melegebb vízrész megemelkedik, helyébe a serpenyő felső részéből hűvösebb, sűrűbb víz lép.
A forróbb víz emelkedésével elveszíti további energiájának egy részét (átkerül a víz más részeibe, valamint elveszik a mozgás következtében), aminek következtében lehűl és sűrűbbé válik.
Ugyanakkor a hűvösebb víz, amely az edény alján helyettesítette, most felmelegedett, kevésbé sűrűvé vált és elkezdett emelkedni. A folyamat elölről kezdődik, aminek eredményeként konvekciós áramok az egész serpenyőben. Ugyanez a folyamat a légkörben, a fűtőberendezés közelében lévő levegőben és sok más olyan helyen is előfordul, ahol külön hőforrás van.
Mi az ügyvédség?
Az advekció egy specifikusabb folyamat, amelyet valaminek (például hőmérsékletnek, nedvességnek vagy anyagnak) egyik helyről a másikra történő szállítása határoz meg egy folyadék tömeges mozgásával, általában vízszintesen.
Ennek a meghatározásnak kulcsfontosságú része, hogy kizárólag egy anyag vagy mennyiség szállítása az egy folyadék mozgása, és így az advekciós földrajzi meghatározás erősen függ a szél áramlásától vagy az óceántól áramlatok.
A meleg óceánáram például a magasabb hőmérsékletű vizet mozgatja egyik helyről a másikra, mert a víztest tömeges mozgásával együtt hordozza. Hasonló módon a meleg és a hideg légtestek (vagyis a meleg és a hideg frontok) mozgása a meteorológiában az advekció példája.
Konvekció vs. Advekció
Most egyértelműnek kell lennie a konvekció és az advection közötti összetévesztés forrásának. Mindkét folyamatban a hőt egy folyadék mozgásával át lehet vinni egyik helyről a másikra, így bizonyos értelemben nagy átfedés van a folyamatok között. A legfontosabb tényező azonban az a konvekció tartalmazza advekció, de magában foglalja a vezető vagy diffúz transzfert is, míg az advection pusztán a mennyiségnek a folyadék mozgásával történő átvitelére utal.
A különbség megértése érdekében részletesebben elgondolkodhat a konvekció kontra advekcióról. Eleinte a hő átkerül a folyadékba, és ez a benne lévő molekulákat véletlenszerű irányokba mozgatja, diffúzió útján terjesztve a hőt.
Aztán ahogy a diffúzió folytatódik, és a folyadék egy részének sűrűsége csökken, ennek következménye van belső energia a folyadék egy másik helyére, amely után diffúzió történik a folyadék más részeire folyékony.
Röviden: az advekció kifejezetten a folyadék áramától függ, míg a konvekció egy tágabb folyamat, amely diffúz hőátadást is tartalmaz. Mint ilyen, az advekció csak gázokban és folyadékokban létezhet, szilárd anyagban pedig nem lehetséges.