Înțelegerea diferitelor mecanisme de transfer de căldură este importantă pentru studenții la fizică, meteorologie și geografie. În cea mai mare parte, diferențele sunt ușor de înțeles. Cu toate acestea, un punct comun de confuzie este distincția dintre convecție și advecție.
La prima citire a definițiilor ambelor, este foarte tentant să ne gândim la cele două ca la unul și același fenomen, dar în realitate, advecție este un componentă a procesului de convecție mai larg și mai cuprinzător. Înțelegerea acestei distincții este crucială dacă doriți să descrieți ambele procese.
Ce este convecția?
Convecția este un proces în mai multe etape care duce adesea la mișcarea ciclică a unui fluid ca răspuns la încălzire. Imaginați-vă apa dintr-o tigaie care este la foc: pe măsură ce fundul tigaiei se încălzește, această căldură este transferată (prin conducție) în apa din partea inferioară a tigaiei.
Apa se încălzește apoi, determinând moleculele sale să vibreze mai mult și densitatea totală a acestei părți a apei să scadă datorită mișcării crescute a moleculelor. Reducerea densității determină creșterea porțiunii mai calde de apă, fiind înlocuită cu apă mai rece și mai densă din partea superioară a cratiței.
Pe măsură ce apa mai fierbinte crește, pierde o parte din energia sa suplimentară (fiind transferată în alte părți ale apei și pierzându-se ca urmare a mișcării), făcând-o să se răcească și să devină mai densă.
În același timp, apa mai rece care a înlocuit-o în partea inferioară a tigaiei s-a încălzit acum, a devenit mai puțin densă și a început să crească. Procesul începe din nou, rezultând curenții de convecție în toată tigaia. Același proces are loc și în atmosferă, în aer lângă un încălzitor și în multe alte locuri unde există o sursă distinctă de căldură.
Ce este Advection?
Advecția este un proces mai specific, definit ca transportul a ceva (cum ar fi temperatura, umezeala sau o substanță) dintr-un loc în altul prin mișcarea în vrac a unui fluid, în general pe orizontală.
Partea cheie a acestei definiții este că este doar transportul unui material sau cantitate de către mișcarea unui fluid, astfel încât definiția geografiei advecției depinde puternic de curenții vântului sau de ocean curenți.
Un curent cald de ocean, de exemplu, deplasează apa la temperaturi mai ridicate dintr-un loc în altul, deoarece este transportată împreună cu mișcarea masivă a corpului de apă. În mod similar, mișcarea corpurilor de aer cald și rece (adică fronturile calde și reci) din meteorologie este un exemplu de advecție.
Convecție vs. Advecție
Sursa confuziei dintre convecție și advecție ar trebui să fie acum clară. În ambele procese, căldura poate fi transferată dintr-o locație în alta prin mișcarea unui fluid, astfel încât, într-un sens, există o suprapunere mare între procese. Factorul cheie este însă convecția conține advecție, dar include și transferul conductiv sau difuziv, în timp ce advecția se referă pur la transferul cantității prin mișcarea fluidului.
Vă puteți gândi la convecție versus advecție mai detaliat pentru a înțelege diferența. La început, căldura este transferată în fluid și acest lucru face ca moleculele din interior să se deplaseze în direcții aleatorii, răspândind căldura prin difuzie.
Apoi ca difuzie continuă, iar densitatea porțiunii fluidului scade, există un transfer advectiv de energie internă către o altă locație din fluid, după care există difuzie către alte părți ale lichid.
Pe scurt, advecția este în mod specific dependentă de curenții dintr-un fluid, în timp ce convecția este un proces mai larg care conține și transfer de căldură difuziv. Ca atare, advecția poate exista numai în gaze și lichide și nu este posibilă într-un solid.