Розуміння різних механізмів теплопередачі важливо для студентів фізики, метеорології та географії. Здебільшого відмінності легко зрозуміти. Однак однією загальною плутаниною є розрізнення між конвекцією та адвекцією.
Ознайомившись із визначенням обох, дуже спокусливо сприймати їх як одне і те ж явище, але насправді, адвекція є компонент більш широкого, всеохоплюючого процесу конвекції. Розуміння цієї відмінності має вирішальне значення, якщо ви хочете описати обидва процеси.
Що таке конвекція?
Конвекція - це багатоступеневий процес, який часто призводить до циклічного руху рідини у відповідь на нагрівання. Уявіть, яка вода в каструлі перегріта: Коли дно каструлі нагрівається, це тепло передається (за допомогою провідності) воді на дні каструлі.
Потім вода нагрівається, змушуючи її молекули вібрувати більше, а загальна щільність цієї частини води зменшується внаслідок посиленого руху молекул. Зменшення щільності призводить до того, що тепла частина води піднімається, замінюючись більш прохолодною, щільною водою з верхньої частини піддону.
Коли гаряча вода піднімається, вона втрачає частину додаткової енергії (переходячи до інших частин води, а також втрачаючись в результаті руху), змушуючи її охолоджуватися і ставати густішою.
У той же час прохолодна вода, яка замінила її на дні каструлі, тепер нагрілася, стала менш щільною і почала підніматися. Процес починається спочатку, в результаті чого конвекційні струми по всій сковороді. Цей самий процес також відбувається в атмосфері, в повітрі біля нагрівача та в багатьох інших місцях, де є чітке джерело тепла.
Що таке адвекція?
Адвекція - це більш специфічний процес, який визначається як перенесення чогось (наприклад, температури, вологи або речовини) з одного місця в інше шляхом об’ємного руху рідини, як правило, горизонтально.
Ключовою частиною цього визначення є те, що це виключно транспортування матеріалу або кількості рух рідини, і тому визначення географії геометрії адвекції сильно залежить від потоків вітру або океану струми.
Наприклад, тепла океанічна течія переміщує воду з більш високою температурою з одного місця в інше, оскільки вона переноситься разом з об’ємним рухом водойми. Подібним чином рух теплих і холодних повітряних тіл (тобто гарячих і холодних фронтів) у метеорології є прикладом адвекції.
Конвекція проти Адвекція
Тепер джерело плутанини між конвекцією та адвекцією повинно бути чітким. В обох процесах тепло може передаватися з одного місця в інше рухом рідини, тому в певному сенсі між процесами існує велике перекриття. Однак ключовим фактором є конвекція містить адвекція, але також включає провідний або дифузійний перенос, тоді як адвекція суто відноситься до передачі кількості через рух рідини.
Ви можете подумати про конвекцію проти адвекції більш детально, щоб зрозуміти різницю. Спочатку тепло передається рідині, і це змушує молекули всередині неї рухатись у випадкових напрямках, поширюючи тепло за допомогою дифузії.
Потім як дифузія триває, і щільність порції рідини падає, відбувається адвективний перенос внутрішньої енергії в інше місце в рідині, після чого відбувається дифузія до інших частин рідина.
Коротше кажучи, адвекція особливо залежить від струмів у рідині, тоді як конвекція - це більш широкий процес, який також містить дифузійний теплообмін. Таким чином, адвекція може існувати лише в газах і рідинах, а в твердому тілі неможлива.