Konvektion vs. Strahlung
Konvektion und Strahlung sind zwei Prozesse, die auf dem Gebiet der Wärme diskutiert werden. Konvektion ist die Methode der Wärmeübertragung durch sich bewegende Teilchen. Strahlung benötigt keine Teilchen oder ein Medium, um Energie zu übertragen. Beide Prozesse sind in zahlreichen Bereichen sehr wichtig. Diese Konzepte werden häufig in der Wärme- und Thermodynamik, Atmosphärenwissenschaft, Wetteranalyse, Klimaanalyse, Strömungsmechanik und sogar in den medizinischen Wissenschaften verwendet. Es ist wichtig, diese Konzepte richtig zu verstehen, um in solchen Bereichen, in denen diese Konzepte stark genutzt werden, hervorragende Leistungen zu erbringen. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was Konvektion und Strahlung sind, ihre Definitionen, Anwendungen von Konvektion und Strahlung, ihre Ähnlichkeiten und schließlich den Unterschied zwischen Konvektion und Strahlung.
Was ist Strahlung?
Elektromagnetische Strahlung oder allgemein bekannt als Strahlung oder EM-Strahlung ist eine Methode der Wärmeübertragung. Elektromagnetische Strahlung wurde zuerst von James Clerk Maxwell vorgeschlagen. Dies wurde später von Heinrich Hertz bestätigt, der erfolgreich die erste EM-Welle erzeugte. Maxwell leitete die Wellenform für elektrische und magnetische Wellen ab und sagte erfolgreich die Geschwindigkeit dieser Wellen voraus. Da diese Wellengeschwindigkeit gleich dem experimentellen Wert der Lichtgeschwindigkeit war, schlug Maxwell auch vor, dass Licht tatsächlich eine Form von EM-Wellen sei. Elektromagnetische Wellen haben sowohl ein elektrisches Feld als auch ein magnetisches Feld, die senkrecht zueinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle oszillieren. Alle elektromagnetischen Wellen haben im Vakuum die gleiche Geschwindigkeit. Die Frequenz der elektromagnetischen Welle entscheidet über die darin gespeicherte Energie. Später wurde mithilfe der Quantenmechanik gezeigt, dass diese Wellen tatsächlich Wellenpakete sind. Die Energie dieses Pakets hängt von der Frequenz der Welle ab. Dies öffnete das Feld der Wellen-Teilchen-Dualität der Materie. Nun ist ersichtlich, dass elektromagnetische Strahlung als Wellen und Teilchen betrachtet werden kann. Ein Objekt, das einer beliebigen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt ausgesetzt wird, sendet EM-Wellen jeder Wellenlänge aus. Die Energie, die die maximale Anzahl von Photonen aussendet, hängt von der Körpertemperatur ab.
Was ist Konvektion?
Konvektion ist die Terminologie, die für Massenbewegungen von Flüssigkeiten verwendet wird. In diesem Artikel wird Konvektion jedoch als Wärmekonvektion verstanden. Im Gegensatz zur Leitung kann Konvektion in Festkörpern nicht stattfinden. Konvektion ist der Prozess der Energieübertragung durch direkte Materieübertragung. Bei Flüssigkeiten und Gasen wird bei Erhitzung von unten zuerst die untere Schicht der Flüssigkeit erhitzt. Die erwärmte Luftschicht dehnt sich dann aus; Da sie weniger dicht ist als die kühle Luft, steigt die heiße Luftschicht in Form von Konvektionsströmungen auf. Dann erfährt die nächste Flüssigkeitsschicht die gleichen Phänomene. Inzwischen ist die erste heiße Luftschicht abgekühlt und wird herunterkommen. Dieser Effekt erzeugt eine Leitungsschleife, die die von den unteren Schichten aufgenommene Wärme kontinuierlich an die oberen Schichten abgibt. Dies ist ein sehr wichtiges Muster in Wettersystemen. Bei diesem Mechanismus wird die Wärme von der Erdoberfläche an die obere Atmosphäre abgegeben.
Was ist der Unterschied zwischen Konvektion und Strahlung?
• Damit Konvektion zustande kommt, muss um den erhitzten Körper herum ein Medium mit beweglichen Teilchen vorhanden sein. Strahlung benötigt kein Medium.
• Die Wärmeübertragung durch Strahlung ist schneller als die Wärmeübertragung durch Konvektion.
• Konvektion trägt die Wärme immer von der Schwerkraft weg, während Strahlung in alle Richtungen abgegeben wird.
