Inhoud
- Convectie warmteoverdracht
- Convectie voorbeelden
- Advectie warmteoverdracht
- Advies voorbeelden
- Andere soorten warmteoverdracht
Als je ooit het metalen handvat van een pan hebt opgepakt die boven een vuur werd verwarmd, heb je de warmteoverdracht pijnlijk ervaren. Er zijn vier manieren waarop warmte wordt overgedragen van het ene object naar het andere: geleiding, straling, convectie en advectie. Warmte stroomt bijna altijd van het object met de hoogste temperatuur naar het object met de laagste temperatuur, waardoor hun interne energie tijdens het proces verandert. Het belangrijkste verschil tussen convectie en advectie is de richting van uitwisseling.
Convectie warmteoverdracht
Convectie-warmteoverdracht omvat de overdracht van warmte door de beweging van deeltjes in het medium. Dit medium moet een gas of vloeistof zijn die beweging mogelijk maakt. Convectie brengt altijd warmte over in het verticale vlak, en deze beweging wordt veroorzaakt door variaties in de dichtheid van het medium en dus het drijfvermogen. De verwarmde deeltjes zetten uit, waardoor de dichtheid afneemt; deze deeltjes worden dan dynamischer dan de omringende deeltjes, waardoor ze stijgen. Terwijl ze stijgen, wordt de warmte overgedragen naar de koudste delen die zich erboven bevinden.
Convectie voorbeelden
Convectie-warmteoverdracht vindt plaats wanneer een pan met water wordt verwarmd. Watermoleculen in de buurt van de warmtebron zetten uit. Deze uitbreiding vermindert de dichtheid en ze beginnen te stijgen; dit is wat het water in een pan doet koken. De atmosfeer is ook een voorbeeld van warmteoverdracht door convectie. Wanneer een luchtpakket wordt verwarmd door zonne-energie - stralingswarmteoverdracht - zet het luchtpakket uit, waardoor de dichtheid afneemt. Dit vergroot zijn drijfvermogen en zorgt ervoor dat het in de atmosfeer stijgt; dit geeft een onstabiele atmosfeer met een verticale luchtstroom.
Advectie warmteoverdracht
De warmteoverdracht door advectie verschilt van die door convectie doordat de warmtebeweging zich beperkt tot het horizontale vlak. Dit type overdracht wordt niet gevoed door variaties in dichtheid, maar vereist een externe kracht, zoals wind of tocht, om de deeltjes in het medium te verplaatsen. Terwijl de deeltjes horizontaal bewegen in systemen die heter of koeler zijn, wordt warmte overgedragen.
Advies voorbeelden
Het belangrijkste voorbeeld van warmteoverdracht door advectie is de beweging van meteorologische fronten. Deze fronten vertegenwoordigen massa's koude of hete lucht die horizontaal door de wind over het oppervlak wordt bewogen; wanneer deze luchtmassa's de warmste of koudste lucht ontmoeten, wordt warmte tussen de systemen uitgewisseld. Zeestromingen zijn een ander voorbeeld van advectie-warmteoverdracht. In plaats van verticaal verplaatsen de stromingen warm of koud water in horizontale richtingen; aangezien deze wateren interageren met warmere of koelere delen van water, wordt er warmte tussen hen uitgewisseld.
Andere soorten warmteoverdracht
De overige soorten warmteoverdracht zijn: geleiding en straling. Overdrachten door warmte van het ene object naar het andere te geleiden, gebeuren zonder beweging; warmte wordt overgedragen van het ene molecuul naar het andere. Dit type warmteoverdracht vindt alleen plaats in vaste stoffen; het handvat van een hete pan is een voorbeeld. De overdracht van warmte door straling omvat de overdracht van warmte door elektromagnetische energiegolven. Een voorbeeld van straling is zonlicht; wanneer de golven andere deeltjes raken, beginnen ze te trillen of warm te worden.