ההבדל העיקרי - הסעה מול מוליכה

הולכת חום ו הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית הם שני מנגנוני העברת החום. ה ההבדל העיקרי בין הסעה להולכה זה, כלומרn הסעה, החום מועבר באמצעות זרימה המונית של חומר בעוד, בהולכה, החום מועבר באמצעות התנגשויות של חלקיקים המרכיבים את החומר.

מהי הוליכה

חלקיקים המרכיבים חומר הם תמיד בתנועה. כאשר הטמפרטורה עולה, לחלקיקים יש אנרגיות קינטיות גדולות יותר, וכתוצאה מכך הם רוטטים עם אמפליטודות גדולות יותר. במהלך ההולכה, חלקיק רוטט דופק חלקיק סמוך, ומקנה אנרגיה לחלקיק זה. החלקיק הזה רוטט כעת עם משרעת גדולה יותר, והוא יכול להתנגש באטום אחר השכן, ולתת לו אנרגיה. תהליך העברת האנרגיה הזה יכול להמשיך מקצה אחד של אובייקט לקצה השני. מכיוון שעלייה באנרגיה הקינטית של חלקיקים מתבטאת פיזית כעליה בטמפרטורה, הגידול ההדרגתי באנרגיות הקינטיות של חלקיקים לאורך האובייקט מלווה בעלייה הדרגתית בטמפרטורה לאורך האובייקט. תהליך זה, לפיו חום מועבר כתוצאה מהתנגשות חלקיקים נקרא הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית.

יכולתו של חומר להעביר חום באמצעות הולכה מאופיינת במוליכותו. קצב העברת החום,

או זרם החום, בין שני עצמים בעלי הפרש טמפרטורה של

ניתן ע"י

איפה

ו

הם שטח החתך ואורך המוליך המעביר חום בהתאמה. האות

האם ה מוליכות תרמית, נמדד ביחידות של W מ^-1 ק^-1.

כפי שניתן לראות מהמשוואה, קצב העברת החום הוא ביחס ישיר להפרש הטמפרטורה ולאזור החתך של המוליך, ויחס הפוך לאורכו של המנצח. ערך המוליכות התרמית תלוי בתכונות המיקרוסקופיות של החומר. מתכות הן מוליכות תרמיות טובות מכיוון שהן מכילות מספר רב של אלקטרונים חופשיים שיכולים להתנגש בחופשיות כדי להעביר אנרגיה. בינתיים, היונים היוצרים את הסריג רוטטים סביב עמדות קבועות מתנגשים ומעבירים חום. עם זאת, האלקטרונים החופשיים אחראים לרוב העברת החום במתכות.

מהי הסעה

הסעה היא מנגנון העברת החום בחומרים באמצעות זרימה המונית של החומר. כאן, על מנת להעביר חום, חלקים מהחומר עצמו נע - כלומר יש העברת מסה בתוך החומר. בדרך כלל הסעה מתרחשת בנוזלים. עם זאת, לעתים ניתן לראות השפעות של הסעה במוצקים, כמו במקרה של טקטוניקה של צלחות. התרשים שלהלן מציג את דפוסי הסחרור המתערבלים הנוצרים על ידי אדים העולים מכוס קפה:

זרמי הסעה מתחילים להיווצר באדים העולים מכוס נוזל חם

הסעה היא תהליך מורכב ואין משוואה פשוטה המתארת ​​אותו במלואו. עם זאת, אנו יכולים להשתמש בקירוב למקרים בהם נוזל מחומם באמצעות משטח מוצק. במקרים אלה, קצב העברת החום

ניתן ע"י,

איפה

הוא שטח הפנים שחום מועבר אליו,

האם הטמפרטורה של המוצק,

היא טמפרטורת האוויר.

ידוע בשם מקדם העברת חום הסעה. מקדם זה תלוי במספר תכונות כולל הצפיפות, הצמיגות וקצב הזרימה של הנוזל. היחידה למקדם העברת חום הסעה היא W מ '^-2 ק^-1.

שים לב כי הנוזלים המעבירים חום באמצעות הסעה מעבירים גם חום באמצעות הולכה. אם ההולכה יעילה מאוד, היא יכולה למנוע היווצרות זרמים סולריים ולמנוע את העברת החום הסעודית. אם מנגנון העברת החום הדומיננטי הוא הולכה או הסעה לנוזל ניתן למצוא על ידי חישוב מספר המכונה מספר ריילי.

התרשים שלהלן ממחיש מקרים בהם כל אחד משלושת סוגי מנגנון העברת החום הוא דומיננטי.

ההבדל בין שלושת מנגנוני העברת החום העיקריים הממחישים: ההבדל בין הסעה לקרינה סוקר במאמר אחר.

ההבדל בין הסעה להולכה

מַנגָנוֹן

הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית מעביר חום באמצעות העברת האנרגיה הקינטית במהלך התנגשויות בין חלקיקים רוטטים.

הולכת חום מעביר חום על ידי הזזת החלקיקים המרכיבים את החומר.

חוֹמֶר

הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית הוא בדרך כלל המנגנון הדומיננטי של העברת חום במוצקים.

הולכת חום הוא בדרך כלל המנגנון הדומיננטי של העברת חום בנוזלים.

תמונה באדיבות

"הסעה" מאת רבקה סיגל (יצירה משלו) [CC BY 2.0], באמצעות פליקר

"ไทย: http://www.roasterproject.com/2010/01/heat-transfer-the-basics/" מאת Kmecfiunit (יצירה משלו) [CC BY-SA 3.0], באמצעות ויקימדיה