Skillnad mellan konvektion och strålning
Share
Huvudskillnad - Konvektion mot strålning
Konvektion och strålning är båda mekanismerna för värmeöverföring. De låter termisk energi transporteras från en plats till en annan. De huvudskillnad mellan konvektion och strålning är det konvektion är en mekanism för värmeöverföring som involverar ett massflöde av material. Strålning å andra sidan är en överföring av värme med elektromagnetisk energi. Följaktligen kan strålning överföra värme genom ett vakuum.
Vad är konvektion
Konvektion är mekanismen för värmeöverföring i material genom massflödet av materialet. För att uppföra värme rör sig delar av materialet i sig, dvs det föreligger en överföring av massa i materialet. Vanligtvis förekommer konvektion i vätskor. Emellertid kan effekter av konvektion ses ibland i fasta ämnen, såsom vid plåtektonik. Det finns två huvudtyper av konvektion: naturlig och tvingade.
Konvektion är en komplex process och det finns ingen enkel ekvation som beskriver den fullständigt. Vi kan emellertid använda en approximation för fall där en vätska värms med en fast yta. För dessa fall, värmeöverföringshastigheten 
ges av,
var 
är ytan som värmen överförs genom, 
är temperaturen hos det fasta materialet, 
är temperaturen i luften. 
är känd som konvektiv värmeöverföringskoefficient. Denna koefficient beror på ett antal egenskaper inklusive densiteten, viskositeten och flödeshastigheten hos vätskan.
Naturlig konvektion
I naturlig konvektion, materialflöde orsakas av skillnader i densitet. Låt oss till exempel överväga att en vattenkokare värms upp på en spis. När vattnet värms upp i vattenkokaren, expanderar det. Detta innebär att vattenmolekylerna nu placeras längre ifrån varandra, vilket gör att vattendensiteten i botten minskar. Nu är vattnet i botten av vattenkokaren mindre tätt jämfört med vattnet på toppen av vattenkokaren. På grund av densitetsskillnaden stiger det varmare vattnet från botten till toppen medan det kallare vattnet från toppen sänker sig till botten. Processen upprepas tills topp och botten är båda vid samma temperatur.
Den stigande heta vätskan kan inte stiga längs samma linje där den kalla vätskan sjunker. Därför behöver vätskan flytta horisontellt innan den stiger / sjunker för nästa cykel. Detta sätter upp konvektionsceller i vätskan, som visas i diagrammet nedan.
Konvektionsceller
Naturlig konvektion är ansvarig för luftströmmar och det är också en av de viktigaste faktorerna för havsströmmar.
Konvektion är också en viktig faktor i plåtektonik. De inre delarna av jordens mantel är hetare än den yttre delen, och detta medför att konvektionsceller ställs in i manteln. Manteln är fast och rörelsen av materialet i manteln är ganska långsam, ca 20 mm per år.
Konvektion i jordens mantel
Tvingad konvektion
Tvingad konvektion uppträder när materialrörelsen flyttas med hjälp av en extern mekanism som t.ex. en fläkt eller en pump. Fläktvärmare är ett bra exempel på tvångs konvektion. I människokroppen fungerar hjärtat också som en pump som är ansvarig för tvungen konvektion av värme runt kroppen.
Vad är strålning
Strålning beskriver överföringen av värme via elektromagnetisk strålning. På grund av kinetisk energi är molekyler som utgör föremål alltid i rörelse. Detta orsakar laddningar i dessa molekyler att röra sig, vilket resulterar i skapandet av elektromagnetiska vågor.
Den hastighet vid vilken ett objekt utsänder värme genom strålning ges av Stefan-Boltzmann lag:
var är ytan på objektet och 
är dess absoluta temperatur. 
är Stefan-Boltzmann konstant, 
.
Kvantiteten 
kallas emissivitet. Det tar ett värde mellan 0 och 1. är högre för mörkare föremål med mörkare ytor, som avger och absorberar strålning väl. Glänsande ytor absorberar och avger mycket mindre strålning och de har emissiviteter närmare 0. En idealisk yta som är både en perfekt absorber och en strålningsemission har en emissivitet på 1 och kallas en svartkropp.
Eftersom föremålet sänder strålning till omgivningen är det också absorberande strålning från omgivningen. Om omgivningen är vid en temperatur av , Nettovikten vid vilken en kropp utstrålar värme ges av
Om 
Det finns en netto värmestrålning är från kroppen till omgivningen.
Objekt utsänder vissa våglängder av strålning mer än andra. Vanligtvis är ju hetare kroppen, desto lägre är våglängden som emitteras mest. Exempelvis bör varmare stjärnor ha en blåare färg (mindre våglängd) jämfört med kallare, rädda (större våglängd). För en ideal svart kropp vid en absolut temperatur , Wiens lag ger våglängden 
som emitteras mest:
Vid rumstemperatur ligger den primära våglängden utstrålad av kroppar i det infraröda området. Diagrammet nedan visar energidensiteten hos en given våglängd utstrålad av en svart kropp vid flera olika temperaturer.
Strålning - Wiens lag
Termogrammen använder sig av termisk strålning som avges av kroppen för att screena sjukdomar och infraröda kameror används för att "se" i mörkret. Strålning från avlägsna stjärnor används också för att mäta avståndet mellan jorden och stjärnorna.
Skillnad mellan konvektion och strålning - Termogram av ett energieffektivt hus i förgrunden, som utstrålar mycket mindre värmeenergi jämfört med ett traditionellt hus som utstrålar mycket mer energi (bakgrund)
Vad är skillnaden mellan konvektion och strålning
Ursprung
Konvektion sker som ett resultat av termisk expansion av materialet.
Strålning är ett resultat av laddning av laddningar i material på grund av molekylernas kinetiska energi.
Mekanism
Konvektion involverar en överföring av massa av ett material, vanligtvis en vätska.
Strålning involverar en elektromagnetisk våg. Materiet rör sig inte.
Medium
Konvektion kräver ett medium.
Strålning behöver inte ett medium och kan överföra värme genom vakuum.
Temperaturberoende
Konvektion resulterar i en värmeflödeshastighet som är approximativt direkt proportionell mot temperaturskillnaden.
Strålning resulterar i en värmeflödeshastighet som är beroende av skillnaden mellan fjärde krafterna av temperaturen på objektet och omgivningen.
