De materie is aanwezig om ons heen, in drie staten, vast, vloeibaar en gas. De omzetting van materie van de ene staat naar de andere wordt aangeduid als een verandering in toestand, die plaatsvindt als gevolg van de uitwisseling van warmte tussen de materie en haar omgeving. Warmte is dus de overgang van energie van het ene systeem naar het andere, vanwege het verschil in temperatuur, dat zich op drie verschillende manieren voordoet, namelijk geleiding, convectie en straling.
Mensen interpreteren deze vormen van warmteoverdracht vaak verkeerd, maar ze zijn gebaseerd op verschillende fysieke interacties om energie over te brengen. Om het verschil tussen geleiding, convectie en bestraling te bestuderen, nemen we een kijkje in het onderstaande artikel.
Vergelijkingstabel
| Basis voor vergelijking | Geleiding | Convectie | bestraling |
|---|---|---|---|
| Betekenis | Geleiding is een proces waarbij overdracht van warmte plaatsvindt tussen objecten door direct contact. | Convectie verwijst naar de vorm van warmteoverdracht waarin energietransitie plaatsvindt in de vloeistof. | Raditie zinspeelt op het mechanisme waarbij warmte wordt overgedragen zonder fysiek contact tussen objecten. |
| Vertegenwoordigen | Hoe hitte reist tussen objecten in direct contact. | Hoe warmte door vloeistoffen gaat. | Hoe warmte door lege ruimtes stroomt. |
| Oorzaak | Vanwege het temperatuurverschil. | Vanwege densiteitsverschil. | Komt voor bij alle objecten, bij een temperatuur hoger dan 0 K. |
| Voorkomen | Komt voor in vaste stoffen, door moleculaire botsingen. | Komt voor in vloeistoffen, door feitelijke stroom van materie. | Komt op een afstand voor en verwarmt de tussenliggende substantie niet. |
| Overdracht van warmte | Gebruikt verwarmde vaste stof. | Gebruikt een tussenproduct. | Gebruikt elektromagnetische golven. |
| Snelheid | Langzaam | Langzaam | Snel |
| Wet van reflectie en breking | Volgt niet | Volgt niet | Volgen |
Definitie van geleiding
Geleiding kan worden opgevat als het proces, dat directe overdracht van warmte door de materie mogelijk maakt, vanwege het verschil in temperatuur, tussen aangrenzende delen van het object. Het gebeurt wanneer de temperatuur van de moleculen aanwezig in een stof toeneemt, wat resulteert in krachtige trillingen. De moleculen botsen met de omringende moleculen, waardoor ze ook gaan trillen, wat resulteert in het transport van thermische energie naar het aangrenzende deel van het object.
In eenvoudige bewoordingen, wanneer twee objecten in direct contact met elkaar staan, zal er een overdracht van warmte van het heter voorwerp naar het koudere object plaatsvinden, wat te wijten is aan geleiding. Verder worden de objecten die warmte toestaan om er gemakkelijk doorheen te reizen geleiders genoemd.
Definitie van convectie
In de wetenschap impliceert convectie de vorm van warmteoverdracht, door echte beweging van materie, die alleen in vloeistoffen voorkomt. Vloeistof verwijst naar elke stof waarvan de moleculen zich vrij van de ene plaats naar de andere verplaatsen, zoals vloeistof en gassen. Het gebeurt natuurlijk of zelfs krachtig.
Zwaartekracht speelt een grote rol bij natuurlijke convectie, zodat wanneer de substantie van onderaf wordt verwarmd, dit leidt tot de uitzetting van het heter gedeelte. Vanwege het drijfvermogen stijgt de warmere substantie omdat deze minder dicht is en de koudere substantie deze vervangt door te zinken aan de onderkant, vanwege de hoge dichtheid, die bij opwarmen naar boven beweegt, en het proces wordt voortgezet. Bij convectie, bij het opwarmen van de substantie, verspreiden moleculen zich en bewegen ze uiteen.
Wanneer de convectie met kracht wordt uitgevoerd, wordt de substantie gedwongen om omhoog te bewegen door fysieke middelen zoals de pomp. Bv Luchtverwarmingssysteem.
Definitie van straling
Het warmteoverdrachtsmechanisme waarin geen medium nodig is, wordt straling genoemd. Het verwijst naar de beweging van warmte in golven, omdat het geen moleculen nodig heeft om door te reizen. Het object hoeft niet in direct contact met elkaar te staan om warmte over te dragen. Wanneer je warmte voelt zonder het voorwerp daadwerkelijk aan te raken, komt dit door straling. Bovendien zijn kleur, oppervlakoriëntatie, enz. Enkele van de oppervlakte-eigenschappen waarop straling sterk afhankelijk is.
In dit proces wordt de energie overgedragen via elektromagnetische golven die als stralingsenergie worden genoemd. Hete objecten zenden over het algemeen thermische energie uit naar een koelere omgeving. Stralingsenergie is in staat om in het vacuüm van de bron naar de koelere omgeving te reizen. Het beste voorbeeld van straling is zonne-energie die we van de zon krijgen, hoewel het kilometers van ons verwijderd is.
Belangrijkste verschillen tussen geleiding, convectie en straling
De substantiële verschillen tussen geleiding, convectie en straling worden verklaard als onder:
- Geleiding is een proces waarbij warmte wordt getransporteerd tussen delen van een continuüm, door direct fysiek contact. Convectie is het principe, waarbij warmte wordt overgedragen door stromen in een vloeistof, dat wil zeggen vloeistof of gas. Straling is het warmteoverdrachtsmechanisme, waarbij de overgang plaatsvindt door elektromagnetische golven.
- Geleiding toont hoe warmte wordt overgedragen tussen objecten die in direct contact staan, maar Convectie weerspiegelt hoe warmte door vloeistoffen en gassen reist. Daartegenover staat dat straling aangeeft hoe warmte door plaatsen zonder moleculen reist.
- Geleiding vindt plaats als gevolg van het verschil in temperatuur, dat wil zeggen warmtestromen van een gebied met een hoge temperatuur naar een lage temperatuur. Convectie vindt plaats als gevolg van de variatie in dichtheid, zodanig dat de warmte zich verplaatst van gebied met lage dichtheid naar regio met hoge dichtheid. Integendeel, alle warmte voor afgifte van objecten, met een temperatuur van meer dan 0 K.
- Geleiding vindt meestal plaats in vaste stoffen, door moleculaire botsing. Convectie treedt op in vloeistoffen door massabewegingen van moleculen in dezelfde richting. Straling vindt daarentegen plaats door het vacuüm van de ruimte en warmt het tussenliggende medium niet op.
- De overdracht van warmte vindt plaats door verhitte vaste stof, in geleiding, terwijl in convectie de warmte-energie wordt overgedragen door middel van tussenmedium. Anders gebruikt rantsoen elektromagnetische golven om warmte over te dragen.
- De snelheid van geleiding en convectie is langzamer dan straling.
- Geleiding en convectie volgen niet de wet van reflectie en breking, terwijl straling hetzelfde gehoorzaamt.
Conclusie
Thermodynamica is de studie van warmteoverdracht en de veranderingen die daarmee samenhangen. Geleiding is niets anders dan de warmteoverdracht van het meest hete gedeelte naar het koudere deel. Convectie is de warmteoverdracht door op en neer beweging van de vloeistof. Straling vindt plaats wanneer warmte door lege ruimte reist.
