Convectie versus straling
Convectie en straling zijn twee processen die op het gebied van warmte worden besproken. Convectie is de methode om warmte over te dragen met behulp van bewegende deeltjes. Voor straling zijn geen deeltjes of een medium nodig om energie over te dragen. Beide processen zijn erg belangrijk op tal van gebieden. Deze concepten worden veel gebruikt in warmte en thermodynamica, atmosferische wetenschap, weeranalyse, klimaatanalyse, vloeistofmechanica en zelfs medische wetenschappen. Het is van vitaal belang om een goed begrip te hebben van deze concepten om uit te blinken in dergelijke gebieden, die veel gebruik maken van deze concepten. In dit artikel gaan we bespreken wat convectie en straling zijn, hun definities, toepassingen van convectie en straling, hun overeenkomsten en tenslotte het verschil tussen convectie en straling.
Wat is straling?
Elektromagnetische straling of algemeen bekend als straling of EM-straling is een methode voor warmteoverdracht. Elektromagnetische straling werd voor het eerst voorgesteld door James Clerk Maxwell. Dit werd later bevestigd door Heinrich Hertz die met succes de eerste EM-golf produceerde. Maxwell heeft de golfvorm voor elektrische en magnetische golven afgeleid en met succes de snelheid van deze golven voorspeld. Omdat deze golfsnelheid gelijk was aan de experimentele waarde van de lichtsnelheid, stelde Maxwell ook voor dat licht in feite een vorm van EM-golven was. Elektromagnetische golven hebben zowel een elektrisch veld als een magnetisch veld dat loodrecht op elkaar en loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf oscilleert. Alle elektromagnetische golven hebben dezelfde snelheid in vacuüm. De frequentie van de elektromagnetische golf bepaalt de energie die erin is opgeslagen. Later werd met behulp van de kwantummechanica aangetoond dat deze golven in feite golfpakketten zijn. De energie van dit pakket hangt af van de frequentie van de golf. Dit opende het veld van de golf-deeltje dualiteit van materie. Nu kan worden gezien dat elektromagnetische straling kan worden beschouwd als golven en deeltjes. Een object dat op elke temperatuur boven het absolute nulpunt wordt geplaatst, zal EM-golven van elke golflengte uitzenden. De energie, die het maximale aantal fotonen uitzendt, is afhankelijk van de temperatuur van het lichaam.die op elke temperatuur boven het absolute nulpunt wordt geplaatst, zal EM-golven van elke golflengte uitzenden. De energie, die het maximale aantal fotonen uitzendt, is afhankelijk van de temperatuur van het lichaam.die op elke temperatuur boven het absolute nulpunt wordt geplaatst, zal EM-golven van elke golflengte uitzenden. De energie, die het maximale aantal fotonen uitzendt, is afhankelijk van de temperatuur van het lichaam.
Wat is convectie?
Convectie is de terminologie die wordt gebruikt voor bulkbewegingen van vloeistoffen. In dit artikel wordt convectie echter opgevat in de vorm van warmteconvectie. In tegenstelling tot geleiding kan convectie niet plaatsvinden in vaste stoffen. Convectie is het proces waarbij energie wordt overgedragen door middel van directe overdracht van materie. Bij vloeistoffen en gassen wordt bij verhitting van onderaf eerst de onderste laag van de vloeistof verwarmd. De verwarmde luchtlaag zet dan uit; omdat deze minder dicht is dan de koele lucht, stijgt de hete luchtlaag in de vorm van convectiestroom. Dan ervaart de volgende vloeistoflaag hetzelfde fenomeen. Ondertussen is de eerste hete luchtlaag nu afgekoeld, en zal deze naar beneden komen. Dit effect creëert een geleidingslus, waarbij de warmte die van de onderste lagen naar de bovenste lagen wordt afgevoerd continu wordt afgegeven. Dit is een heel belangrijk patroon in weersystemen. In dit mechanisme wordt de warmte van het aardoppervlak afgegeven aan de bovenste atmosfeer.
Wat is het verschil tussen convectie en straling?
• Om convectie te laten optreden, moet een medium met bewegende deeltjes aanwezig zijn rond het verwarmde lichaam. Voor straling is geen medium nodig.
• De warmteoverdracht door straling is sneller dan de warmteoverdracht door convectie.
• Convectie voert de warmte altijd weg van de zwaartekracht, terwijl straling in alle richtingen wordt afgegeven.
