Diferencia entre convección y conducción

Diferencia principal - Convección vs. Conducción

Convección y conducción Son ambos mecanismos de transferencia de calor. los diferencia principal entre convección y conducción es que, in convección, el calor se transfiere a través de un flujo de masa de material mientras que, en conducción, El calor se transfiere a través de colisiones de partículas. que componen el material.

Que es la conduccion

Las partículas que componen la materia están siempre en movimiento. Cuando la temperatura aumenta, las partículas tienen energías cinéticas más grandes y, en consecuencia, vibran con amplitudes más grandes. Durante conducción, una partícula vibrante golpea una partícula vecina, impartiendo energía a esa partícula. Esta partícula ahora vibra con una amplitud mayor, y puede chocar con otro átomo vecino, dándole energía. Este proceso de transferencia de energía puede continuar desde un extremo de un objeto hasta el otro. Dado que un aumento en la energía cinética de las partículas se manifiesta físicamente como un aumento en la temperatura, el aumento gradual de las energías cinéticas de las partículas a lo largo del objeto se acompaña de un aumento gradual de la temperatura a lo largo del objeto. Este proceso, mediante el cual el calor se transfiere como resultado de partículas en colisión, se denomina conducción.

La capacidad de un material para transferir calor a través de la conducción se caracteriza por su conductividad. La tasa de transferencia de calor,  o la corriente de calor, entre dos objetos que tienen una diferencia de temperatura de  es dado por

dónde   y son el área de la sección transversal y la longitud del conductor que transfiere el calor respectivamente. La carta  es el conductividad térmica, medido en unidades de W m^-1 K^-1.

Como se ve en la ecuación, la tasa de transferencia de calor es directamente proporcional a la diferencia de temperatura y al área de la sección transversal del conductor, e inversamente proporcional a la longitud del conductor. El valor de la conductividad térmica depende de las propiedades microscópicas del material. Los metales son buenos conductores térmicos porque contienen una gran cantidad de electrones libres que pueden chocar libremente para transferir energía. Mientras tanto, los iones que forman la red vibran en posiciones fijas además Chocan y transfieren calor. Sin embargo, los electrones libres son responsables de la mayor parte de la transferencia de calor en los metales..

¿Qué es la convección?

La convección es el mecanismo de transferencia de calor en los materiales a través de un flujo de masa del material. Aquí, para transferir calor, las partes del material en sí se mueven, es decir, hay una transferencia de masa dentro del material. Típicamente, la convección ocurre en fluidos. Sin embargo, los efectos de la convección se pueden ver a veces en sólidos, como en el caso de la tectónica de placas. El siguiente diagrama muestra los patrones de convección en remolino formados por el vapor que se levanta de una taza de café:

Las corrientes de convección comienzan a formarse en vapor que se levanta de una taza de líquido caliente.

La convección es un proceso complejo y no existe una ecuación simple que lo describa completamente. Sin embargo, podemos utilizar una aproximación para los casos en que un fluido se calienta utilizando una superficie sólida. Para estos casos, la tasa de transferencia de calor.  es dado por,

dónde  Es el área de superficie a través de la cual se transfiere el calor.,  es la temperatura del sólido,  es la temperatura del aire.  es conocido como el coeficiente de transferencia de calor por convección. Este coeficiente depende de una serie de propiedades que incluyen la densidad, la viscosidad y el caudal del fluido. La unidad de coeficiente de transferencia de calor por convección es W m^-2 K^-1.

Tenga en cuenta que los fluidos que transfieren calor por convección también transfieren calor por conducción. Si la conducción es muy efectiva, puede prevenir la formación de corrientes de convección e impedir la transferencia de calor por convección. Si el mecanismo de transferencia de calor dominante es la conducción o la convección para un fluido, se puede encontrar al calcular un número conocido como Numero de Rayleigh.

El siguiente diagrama ilustra los casos en que cada uno de los tres tipos de mecanismos de transferencia de calor es dominante.

Diferencia entre los tres mecanismos principales de transferencia de calor ilustrados: la diferencia entre convección y radiación se trató en otro artículo.

Diferencia entre convección y conducción

Mecanismo

Conducción transfiere calor a través de la transferencia de energía cinética durante las colisiones entre partículas vibrantes.

Convección Transfiere el calor moviendo las partículas que componen el material..

Material

Conducción Es típicamente el mecanismo dominante de transferencia de calor en sólidos..

Convección Es típicamente el mecanismo dominante de transferencia de calor en fluidos..

Imagen de cortesía

"Convección" por Rebecca Siegel (Trabajo propio) [CC BY 2.0], a través de flickr

“ไทย: http://www.roasterproject.com/2010/01/heat-transfer-the-basics/” por Kmecfiunit (Trabajo propio) [CC BY-SA 3.0], a través de Wikimedia Commons