Разница между конвекцией и проводимостью

Основное различие - конвекция и проводимость

Конвекция а также проводимость оба механизма теплопередачи. В главное отличие между конвекцией и проводимостью заключается в том, что, яn конвекция, тепло передается через массовый поток материала в то время как, проводя, тепло передается при столкновении частиц которые составляют материал.

Что такое проводимость

Частицы, из которых состоит материя, всегда находятся в движении. Когда температура увеличивается, частицы имеют большую кинетическую энергию, и, следовательно, они колеблются с большей амплитудой. Во время проводимости колеблющаяся частица ударяет соседнюю частицу, передавая ей энергию. Эта частица теперь вибрирует с большей амплитудой и может столкнуться с другим соседним атомом, передав ему энергию. Этот процесс передачи энергии может продолжаться от одного конца объекта к другому. Поскольку увеличение кинетической энергии частиц физически проявляется как повышение температуры, постепенное увеличение кинетической энергии частиц вдоль объекта сопровождается постепенным увеличением температуры вдоль объекта. Этот процесс, при котором тепло передается в результате столкновения частиц, называется проводимость.

Способность материала передавать тепло посредством теплопроводности характеризуется его проводимостью. Скорость теплопередачи,

или тепловой ток между двумя объектами, имеющими разницу температур

дан кем-то

куда

а также

- площадь поперечного сечения и длина теплопередающего проводника соответственно. Письмо

это теплопроводность, измеряется в Вт · м^-1 K^-1.

Как видно из уравнения, скорость теплопередачи прямо пропорциональна разнице температур и площади поперечного сечения проводника и обратно пропорциональна длине проводника. Величина теплопроводности зависит от микроскопических свойств материала. Металлы являются хорошими проводниками тепла, потому что они содержат большое количество свободных электронов, которые могут свободно сталкиваться для передачи энергии. Тем временем ионы, которые образуют решетку, колеблются в фиксированных положениях, также сталкиваются и передают тепло. Однако свободные электроны ответственны за большую часть теплопередачи в металлах.

Что такое конвекция

Конвекция - это механизм передачи тепла в материалах через массовый поток материала. Здесь для передачи тепла части самого материала движутся, то есть происходит передача массы внутри материала. Обычно конвекция возникает в жидкостях. Однако эффекты конвекции иногда можно увидеть в твердых телах, как в случае тектоники плит. На приведенной ниже диаграмме показаны вихревые модели конвекции, образованные паром, поднимающимся из чашки с кофе:

Конвекционные токи начинают формироваться в паре, поднимающемся из чашки с горячей жидкостью.

Конвекция - сложный процесс, и не существует простого уравнения, полностью описывающего его. Однако мы можем использовать приближение для случаев, когда жидкость нагревается с использованием твердой поверхности. Для этих случаев скорость теплопередачи

дан кем-то,

куда

площадь поверхности, через которую передается тепло,

температура твердого тела,

это температура воздуха.

известен как коэффициент конвективной теплоотдачи. Этот коэффициент зависит от ряда свойств, включая плотность, вязкость и расход жидкости. Единицей измерения коэффициента конвективной теплоотдачи является Вт · м.^-2 K^-1.

Обратите внимание, что жидкости, передающие тепло посредством конвекции, также передают тепло посредством теплопроводности. Если проводимость очень эффективна, она может предотвратить образование конвективных токов и затруднить конвективную теплопередачу. Является ли преобладающим механизмом теплопередачи для жидкости теплопроводность или конвекция, можно определить, вычислив число, известное как Число Рэлея.

На приведенной ниже диаграмме показаны случаи, когда каждый из трех типов механизма теплопередачи является доминирующим.