Inhoud
- Convectie warmteoverdracht
- Convectie voorbeelden
- Advectie warmteoverdracht
- Voorbeelden van advectie
- Andere soorten warmteoverdracht
Als je het metalen handvat van een pan die boven een vuur wordt verwarmd al hebt opgepakt, heb je pijnlijk warmteoverdracht ervaren. Er zijn vier manieren waarop warmte wordt overgedragen van het ene object naar het andere: geleiding, straling, convectie en advectie. De warmte vloeit bijna altijd van het object met de hoogste temperatuur naar de laagste temperatuur, waardoor de interne energie van de twee tijdens het proces verandert. Het belangrijkste verschil tussen convectie en advectie is de richting van de uitwisseling.
Convectie warmteoverdracht
Convectie-warmteoverdracht omvat de overdracht van warmte door de beweging van de deeltjes in het medium. Dit medium moet een gas of vloeistof zijn dat beweging mogelijk maakt. Convectie brengt warmte altijd 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 opkomen, wordt de warmte overgedragen naar de koelere delen, die zich boven hen bevinden.
Convectie voorbeelden
Convectie warmteoverdracht treedt op wanneer een pan met water wordt verwarmd. De watermoleculen naast de hittebron breiden uit. Deze uitbreiding vermindert hun dichtheid en ze beginnen te stijgen; dit is wat het water in een pot kookt. De atmosfeer biedt ook een voorbeeld van warmteoverdracht door convectie. Wanneer een luchtpakket wordt verwarmd door zonne-energie - warmteoverdracht door straling - expandeert het luchtpakket, waardoor de dichtheid ervan afneemt. Hierdoor neemt het drijfvermogen toe en stijgt het in de atmosfeer; dit produceert een onstabiele atmosfeer met een verticale luchtstroom.
Advectie warmteoverdracht
De advectie-warmteoverdracht verschilt van die door convectie omdat de hittebeweging beperkt is tot het horizontale vlak. Dit type overdracht wordt niet gevoed door variaties in dichtheid, maar vereist een externe kracht, zoals wind- of luchtstromen, om de deeltjes uit het medium te verdringen. Terwijl de deeltjes horizontaal bewegen in systemen die warmer of kouder zijn, wordt warmte overgedragen.
Voorbeelden van advectie
Het belangrijkste voorbeeld van advectie-warmteoverdracht is de beweging van weersfronten. Deze fronten stellen massa's koude of hete lucht voor die horizontaal door de wind op het oppervlak worden verplaatst; wanneer deze luchtmassa's de lucht warmer of kouder vinden, wordt de warmte tussen de systemen uitgewisseld. Zeestromingen zijn een ander voorbeeld van warmteoverdracht door advectie. In plaats van verticaal bewegen de stromingen het warme of koude water in horizontale richtingen; omdat deze wateren in contact komen met warmere of koudere delen van water, wordt de warmte tussen hen uitgewisseld.
Andere soorten warmteoverdracht
De overblijvende soorten warmteoverdracht zijn: geleiding en straling. Overdrachten door de geleiding van warmte van het ene object naar het andere worden zonder beweging gemaakt; warmte wordt overgedragen van het ene molecuul naar het andere. Dit type warmteoverdracht treedt alleen op 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 golven van energie. Een voorbeeld van straling is zonlicht; wanneer de golven andere deeltjes raken, beginnen ze te trillen of warm te worden.