Inhalt
- Konvektionswärmeübertragung
- Konvektionsbeispiele
- Advektionswärmeübertragung
- Advektionsbeispiele
- Andere Arten der Wärmeübertragung
Wenn Sie jemals den Metallgriff einer Pfanne aufgenommen haben, die über einem Feuer erhitzt wurde, haben Sie die Wärmeübertragung schmerzhaft erlebt. Es gibt vier Möglichkeiten, wie Wärme von einem Objekt auf ein anderes übertragen wird: Leitung, Strahlung, Konvektion und Advektion. Die Wärme fließt fast immer vom Objekt mit der höchsten Temperatur zum Objekt mit der niedrigsten Temperatur und ändert während des Prozesses ihre innere Energie. Der Hauptunterschied zwischen Konvektion und Advektion ist die Richtung des Austauschs.
Konvektionswärmeübertragung
Bei der Konvektionswärmeübertragung wird Wärme durch die Bewegung von Partikeln im Medium übertragen. Dieses Medium muss ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, die Bewegung ermöglicht. Die Konvektion überträgt immer Wärme in der vertikalen Ebene, und diese Bewegung wird durch Schwankungen der Dichte des Mediums und damit des Auftriebs ausgelöst. Die erhitzten Teilchen dehnen sich aus und verringern die Dichte; Diese Partikel werden dann dynamischer als die umgebenden Partikel, wodurch sie aufsteigen. Beim Aufsteigen wird die Wärme auf die kältesten Stellen über ihnen übertragen.
Konvektionsbeispiele
Konvektionswärmeübertragung tritt auf, wenn ein Topf Wasser erhitzt wird. Wassermoleküle in der Nähe der Wärmequelle dehnen sich aus. Diese Expansion verringert ihre Dichte und sie beginnen zu steigen; Das ist es, was das Wasser in einem Topf zum Kochen bringt. Die Atmosphäre liefert auch ein Beispiel für die Wärmeübertragung durch Konvektion. Wenn ein Luftpaket durch Sonnenenergie erwärmt wird - Strahlungswärmeübertragung -, dehnt sich das Luftpaket aus und verringert seine Dichte. Dies erhöht seinen Auftrieb und bewirkt, dass er in die Atmosphäre aufsteigt; Dies erzeugt eine instabile Atmosphäre mit einem vertikalen Luftstrom.
Advektionswärmeübertragung
Die Wärmeübertragung durch Advektion unterscheidet sich von der durch Konvektion, da die Wärmebewegung auf die horizontale Ebene beschränkt ist. Diese Art der Übertragung wird nicht durch Dichteschwankungen befeuert, erfordert jedoch eine äußere Kraft wie Wind oder Zugluft, um die Partikel im Medium zu verdrängen. Wenn sich die Partikel in heißeren oder kühleren Systemen horizontal bewegen, wird Wärme übertragen.
Advektionsbeispiele
Das Hauptbeispiel für die Wärmeübertragung durch Advektion ist die Bewegung meteorologischer Fronten. Diese Fronten stellen Massen kalter oder heißer Luft dar, die horizontal durch Winde über die Oberfläche bewegt werden. Wenn diese Luftmassen auf die wärmste oder kälteste Luft treffen, wird Wärme zwischen den Systemen ausgetauscht. Meeresströmungen sind ein weiteres Beispiel für die Wärmeübertragung durch Advektion. Anstelle von vertikal bewegen die Strömungen heißes oder kaltes Wasser in horizontale Richtungen; Da diese Wässer mit heißeren oder kühleren Gewässern interagieren, wird Wärme zwischen ihnen ausgetauscht.
Andere Arten der Wärmeübertragung
Die verbleibenden Arten der Wärmeübertragung sind: Wärmeleitung und Strahlung. Die Übertragung durch Wärmeleitung von einem Objekt zum anderen erfolgt ohne Bewegung. Wärme wird von einem Molekül auf ein anderes übertragen. Diese Art der Wärmeübertragung tritt nur in Festkörpern auf; Der Griff einer heißen Pfanne ist ein Beispiel. Die Übertragung von Wärme durch Strahlung beinhaltet die Übertragung von Wärme durch elektromagnetische Energiewellen. Ein Beispiel für Strahlung ist Sonnenlicht; Wenn die Wellen auf andere Partikel treffen, beginnen sie zu vibrieren oder sich zu erwärmen.