Indhold
- Konvektionsvarmeoverførsel
- Eksempler på konvektion
- Advection varmeoverførsel
- Advektionseksempler
- Andre typer varmeoverførsler
Hvis du nogensinde har hentet metalhåndtaget på en gryde, der blev opvarmet over en ild, har du oplevet varmeoverførslen smertefuldt. Der er fire måder, hvorpå varme overføres fra et objekt til et andet: ledning, stråling, konvektion og fremføring. Varme strømmer næsten altid fra objektet med den højeste temperatur til den med den laveste temperatur, hvilket ændrer deres interne energi under processen. Hovedforskellen mellem konvektion og advektion er udvekslingsretningen.
Konvektionsvarmeoverførsel
Konvektionsvarmeoverførsel involverer overførsel af varme gennem bevægelse af partikler i mediet. Dette medium skal være en gas eller væske, der tillader bevægelse. Konvektion overfører altid varme i det lodrette plan, og denne bevægelse udløses af variationer i medietætheden og derfor opdrift. De opvarmede partikler ekspanderer og nedsætter densiteten; disse partikler bliver derefter mere dynamiske end de omgivende partikler, hvilket får dem til at stige. Når de stiger, overføres varmen til de koldeste dele, der ligger over dem.
Eksempler på konvektion
Konvektionsvarmeoverførsel opstår, når en gryde med vand opvarmes. Vandmolekyler nær varmekilden udvides. Denne udvidelse mindsker dens densitet, og de begynder at stige; det er det, der får vandet i en gryde til at koge. Atmosfæren giver også et eksempel på varmeoverførsel ved konvektion. Når en luftpakke opvarmes af solenergi - strålevarmeoverførsel - udvides luftpakken og mindsker dens densitet. Dette øger dets opdrift og får det til at stige op i atmosfæren; dette producerer en ustabil atmosfære med en lodret luftstrøm.
Advection varmeoverførsel
Varmeoverførslen ved fremføring adskiller sig fra den ved konvektion, fordi varmebevægelsen er begrænset til det vandrette plan. Denne type overførsel er ikke drevet af variationer i densitet, men det kræver en ekstern kraft, såsom vind eller træk, for at fortrænge partiklerne i mediet. Da partiklerne bevæger sig vandret i systemer, der er varmere eller køligere, overføres varme.
Advektionseksempler
Hovedeksemplet på varmeoverførsel gennem advektion er bevægelsen af meteorologiske fronter. Disse fronter repræsenterer masser af kold eller varm luft bevæget vandret af vind over overfladen; når disse luftmasser støder på den varmeste eller koldeste luft, udveksles varme mellem systemerne. Havstrømme er et andet eksempel på overførsel af varme. I stedet for lodret bevæger strømmen sig varmt eller koldt vand i vandrette retninger; da disse farvande interagerer med varmere eller køligere områder af vand, udveksles varme mellem dem.
Andre typer varmeoverførsler
De resterende typer varmeoverførsel er: ledning og stråling. Overførsler ved at lede varme fra et objekt til et andet sker uden bevægelse; varme overføres fra et molekyle til et andet. Denne type varmeoverførsel forekommer kun i faste stoffer; håndtaget på en varm gryde er et eksempel. Overførsel af varme gennem stråling involverer overførsel af varme af elektromagnetiske energibølger. Et eksempel på stråling er sollys; når bølgerne rammer andre partikler, begynder de at vibrere eller varme op.