Die Materie ist um uns herum in drei Zuständen vorhanden, fest, flüssig und gasförmig. Die Umwandlung von Materie von einem Zustand in einen anderen wird als Zustandsänderung bezeichnet, die durch den Wärmeaustausch zwischen der Materie und ihrer Umgebung stattfindet. Wärme ist also der Übergang von Energie von einem System zu einem anderen aufgrund des Temperaturunterschieds, der auf drei verschiedene Arten auftritt, nämlich Leitung, Konvektion und Strahlung.
Menschen missverstehen oft diese Formen der Wärmeübertragung, aber sie basieren auf vielfältigen physikalischen Interaktionen, um Energie zu übertragen. Um den Unterschied zwischen Leitung, Konvektion und Strahlung zu untersuchen, werfen wir einen Blick auf den folgenden Artikel.
Vergleichstabelle
| Vergleichsgrundlage | Leitung | Konvektion | Strahlung |
|---|---|---|---|
| Bedeutung | Die Leitung ist ein Prozess, bei dem die Wärmeübertragung zwischen Objekten durch direkten Kontakt erfolgt. | Konvektion bezieht sich auf die Form der Wärmeübertragung, bei der der Energieübergang innerhalb des Fluids stattfindet. | Radition bezieht sich auf den Mechanismus, bei dem Wärme ohne physischen Kontakt zwischen Objekten übertragen wird. |
| Vertreten | Wie Wärme zwischen Objekten in direktem Kontakt abläuft. | Wie Wärme durch Flüssigkeiten strömt. | Wie Wärme durch leere Räume fließt. |
| Ursache | Aufgrund von Temperaturunterschieden. | Aufgrund der Dichteunterschiede. | Tritt bei allen Objekten bei einer Temperatur von mehr als 0 K auf. |
| Vorkommen | Kommt in Festkörpern durch molekulare Kollisionen vor. | Tritt in Flüssigkeiten durch den tatsächlichen Fluss der Materie auf. | Tritt aus der Ferne auf und erwärmt die eingebrachte Substanz nicht. |
| Wärmeübertragung | Verwendet erhitzte feste Substanz. | Verwendet Zwischensubstanz. | Verwendet elektromagnetische Wellen. |
| Geschwindigkeit | Schleppend | Schleppend | Schnell |
| Gesetz der Reflexion und Brechung | Folgt nicht | Folgt nicht | Folgen |
Definition der Leitung
Unter Leitung kann der Prozess verstanden werden, der aufgrund des Temperaturunterschieds eine direkte Wärmeübertragung zwischen benachbarten Teilen des Objekts durch die Materie ermöglicht. Dies geschieht, wenn die Temperatur der Moleküle in einer Substanz steigt, was zu starken Vibrationen führt. Die Moleküle kollidieren mit den umgebenden Molekülen, wodurch sie auch vibrieren, wodurch Wärmeenergie in den benachbarten Teil des Objekts transportiert wird.
In einfachen Worten, wenn sich zwei Objekte in direktem Kontakt miteinander befinden, erfolgt eine Wärmeübertragung vom heißeren Objekt zum kälteren Objekt, was auf die Leitung zurückzuführen ist. Die Objekte, die Wärme leicht durch sie hindurch lassen, werden als Leiter bezeichnet.
Definition von Konvektion
In der Wissenschaft impliziert Konvektion die Form der Wärmeübertragung durch reale Bewegung der Materie, die nur in Flüssigkeiten auftritt. Flüssigkeit bezieht sich auf alle Substanzen, deren Moleküle sich frei von einem Ort zum anderen bewegen, wie z. B. Flüssigkeiten und Gase. Es passiert natürlich oder sogar kraftvoll.
Die Schwerkraft spielt bei der natürlichen Konvektion eine große Rolle, so dass bei Erwärmung der Substanz von unten die Ausdehnung des heißeren Teils erfolgt. Aufgrund des Auftriebs steigt die heißere Substanz an, da sie weniger dicht ist, und die kältere Substanz ersetzt sie durch Sinken am Boden aufgrund der hohen Dichte, die sich bei Erwärmung nach oben bewegt, und der Prozess setzt sich fort. In der Konvektion, beim Erwärmen der Substanz, dispergieren sich die Moleküle und bewegen sich auseinander.
Wenn die Konvektion mit Gewalt durchgeführt wird, wird die Substanz durch physikalische Mittel wie die Pumpe nach oben bewegt. ZB Luftheizung.
Definition von Strahlung
Der Wärmeübertragungsmechanismus, bei dem kein Medium benötigt wird, wird Strahlung genannt. Es bezieht sich auf die Bewegung von Wärme in Wellen, da es keine Moleküle braucht, um durchzugehen. Das Objekt muss nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, um Wärme zu übertragen. Immer wenn Sie Wärme spüren, ohne das Objekt tatsächlich zu berühren, ist dies auf Strahlung zurückzuführen. Darüber hinaus gehören Farbe, Oberflächenorientierung usw. zu den Oberflächeneigenschaften, von denen die Strahlung stark abhängt.
In diesem Prozess wird die Energie durch elektromagnetische Wellen übertragen, die als Strahlungsenergie bezeichnet werden. Heiße Objekte geben im Allgemeinen Wärmeenergie an kühlere Umgebungen ab. Strahlungsenergie kann sich im Vakuum von ihrer Quelle in die kühlere Umgebung bewegen. Das beste Beispiel für Strahlung ist Sonnenenergie, die wir von der Sonne beziehen, obwohl es Meilen von uns ist.
Hauptunterschiede zwischen Leitung, Konvektion und Strahlung
Die wesentlichen Unterschiede zwischen Leitung, Konvektion und Strahlung werden nachfolgend erläutert:
- Die Leitung ist ein Prozess, bei dem Wärme durch direkten physischen Kontakt zwischen Teilen eines Kontinuums transportiert wird. Konvektion ist das Prinzip, bei dem Wärme durch Strömungen in einem Fluid, dh Flüssigkeit oder Gas, übertragen wird. Strahlung ist der Wärmeübertragungsmechanismus, bei dem der Übergang durch elektromagnetische Wellen erfolgt.
- Die Leitungsführung zeigt, wie Wärme zwischen Objekten in direktem Kontakt übertragen wird. Konvektion spiegelt jedoch wider, wie Wärme durch Flüssigkeiten und Gase strömt. Im Gegensatz dazu gibt Strahlung an, wie Wärme durch Orte ohne Moleküle fließt.
- Die Leitung erfolgt durch den Temperaturunterschied, dh Wärmeströme vom Hochtemperaturbereich zum Niedertemperaturbereich. Konvektion geschieht aufgrund der Variation der Dichte, so dass sich die Wärme von einem Bereich mit niedriger Dichte zu einem Bereich mit hoher Dichte bewegt. Im Gegenteil, alle Objekte setzen Wärme frei, die eine Temperatur von mehr als 0 K hat.
- Die Leitung erfolgt normalerweise in Festkörpern durch molekulare Kollision. Konvektion tritt in Flüssigkeiten durch Massenbewegung von Molekülen in dieselbe Richtung auf. Im Gegensatz dazu erfolgt die Strahlung durch das Vakuum des Weltraums und erwärmt das dazwischenliegende Medium nicht.
- Die Wärmeübertragung erfolgt durch die erwärmte feste Substanz, während in der Konvektion die Wärmeenergie als Zwischenmedium übertragen wird. Im Gegensatz dazu verwendet Ration elektromagnetische Wellen, um Wärme zu übertragen.
- Die Leitungs- und Konvektionsgeschwindigkeit ist langsamer als die Strahlung.
- Leitung und Konvektion folgen nicht dem Gesetz der Reflexion und Brechung, wohingegen Strahlung der gleichen gehorcht.
Fazit
Thermodynamik ist das Studium der Wärmeübertragung und der damit verbundenen Veränderungen. Die Leitung ist nichts anderes als die Wärmeübertragung vom heißeren Teil zum kälteren. Konvektion ist die Wärmeübertragung durch Auf- und Abbewegung der Flüssigkeit. Strahlung tritt auf, wenn Wärme durch den leeren Raum strömt.
