Het begrijpen van de verschillende mechanismen van warmteoverdracht is belangrijk voor studenten natuurkunde, meteorologie en aardrijkskunde. Voor het grootste deel zijn de verschillen gemakkelijk te begrijpen. Een veelvoorkomend punt van verwarring is echter het onderscheid tussen convectie en advectie.
Bij het voor het eerst lezen van de definities van beide, is het erg verleidelijk om de twee als één en hetzelfde fenomeen te zien, maar in werkelijkheid, advectie is een onderdeel van het bredere, meer allesomvattende convectieproces. Het begrijpen van dit onderscheid is cruciaal als je beide processen wilt beschrijven.
Wat is convectie?
Convectie is een meertrapsproces dat vaak resulteert in de cyclische beweging van een vloeistof als reactie op verwarming. Stel je het water voor in een pan die over het vuur staat: als de bodem van de pan opwarmt, wordt deze warmte (door geleiding) overgedragen aan het water op de bodem van de pan.
Het water warmt dan op, waardoor de moleculen meer gaan trillen en de algehele dichtheid van dit deel van het water afneemt door de toegenomen beweging van de moleculen. De vermindering van de dichtheid zorgt ervoor dat het warmere deel van het water stijgt en wordt vervangen door koeler, dichter water uit het bovenste deel van de pan.
Naarmate het warmere water stijgt, verliest het een deel van zijn extra energie (wordt overgebracht naar andere delen van het water en gaat verloren als gevolg van de beweging), waardoor het afkoelt en dichter wordt.
Tegelijkertijd is het koelere water dat het op de bodem van de pan verving, nu opgewarmd, minder dicht geworden en begon te stijgen. Het proces begint opnieuw, wat resulteert in: convectiestromen door de hele pan. Ditzelfde proces vindt ook plaats in de atmosfeer, in de lucht bij een verwarming en op veel andere plaatsen waar een duidelijke warmtebron is.
Wat is advectie?
Advectie is een meer specifiek proces, gedefinieerd als het transport van iets (zoals temperatuur, vocht of een stof) van de ene plaats naar de andere door bulkbeweging van een vloeistof, meestal horizontaal.
Het belangrijkste onderdeel van deze definitie is dat het uitsluitend gaat om het vervoer van een materiaal of hoeveelheid door de beweging van een vloeistof, en dus hangt de definitie van advectiegeografie sterk af van windstromingen of oceaan stromingen.
Een warme oceaanstroom verplaatst bijvoorbeeld water met een hogere temperatuur van de ene plaats naar de andere omdat het wordt meegevoerd met de bulkbeweging van het waterlichaam. Op een vergelijkbare manier is de beweging van warme en koude luchtlichamen (d.w.z. warme en koude fronten) in de meteorologie een voorbeeld van advectie.
Convectie vs. Advectie
De bron van de verwarring tussen convectie en advectie zou nu duidelijk moeten zijn. In beide processen kan warmte van de ene naar de andere locatie worden overgebracht door de beweging van een vloeistof, dus in zekere zin is er een grote overlap tussen de processen. De belangrijkste factor is echter dat convectie bevat advectie maar omvat ook geleidende of diffuse overdracht, terwijl advectie puur verwijst naar de overdracht van de hoeveelheid door de beweging van de vloeistof.
U kunt in meer detail nadenken over convectie versus advectie om het verschil te begrijpen. In eerste instantie wordt warmte overgedragen aan de vloeistof, waardoor de moleculen erin in willekeurige richtingen bewegen en warmte verspreiden door diffusie.
dan als de diffusie blijft, en de dichtheid van het gedeelte van de vloeistof daalt, is er een advectieve overdracht van interne energie naar een andere locatie in de vloeistof, waarna er diffusie is naar andere delen van de vloeistof.
Kortom, advectie is specifiek afhankelijk van de stromen in een vloeistof, terwijl convectie een breder proces is dat ook diffuse warmteoverdracht omvat. Als zodanig kan advectie alleen bestaan in gassen en vloeistoffen, en het is niet mogelijk in een vaste stof.
