Als je ooit de metalen hendel van een pot hebt gepakt die over een kampvuur wordt verwarmd, 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. Warmte vloeit bijna altijd van het object met hogere temperatuur naar de lagere, waardoor de interne energie van beide objecten in het proces verandert. Het belangrijkste verschil tussen convectie en advectie warmteoverdracht is de richting van de uitwisseling.

Convectie warmteoverdracht

Convectie warmteoverdracht omvat de overdracht van warmte door de beweging van de deeltjes van het medium. Dit medium moet een gas of vloeistof zijn, waardoor beweging mogelijk is. Convectie brengt warmte altijd over in het verticale vlak. Deze beweging wordt aangedreven door variaties in de dichtheid van het medium en dus het drijfvermogen. Verwarmde deeltjes zetten uit, waardoor ze in dichtheid afnemen; deze deeltjes worden drijfvermogeniger dan omliggende deeltjes, waardoor ze stijgen. Naarmate ze hoger worden, wordt hun warmte overgedragen naar koelere gedeelten van het medium boven hen.

Voorbeelden van convectie |

Convectie warmteoverdracht vindt plaats wanneer een pot water wordt verwarmd. Naarmate de watermoleculen die zich het dichtst bij de warmtebron bevinden warm worden, breiden ze uit. Deze uitbreiding verlaagt hun dichtheid en ze beginnen te stijgen; dit is de oorzaak dat water in een pot kookt. De atmosfeer biedt ook een voorbeeld van convectie-warmteoverdracht. Wanneer een pakket lucht wordt opgewarmd door zonne-energie - stralingswarmteoverdracht - expandeert het luchtpakket, waardoor de dichtheid wordt verlaagd. Hierdoor neemt het drijfvermogen toe en stijgt het in de atmosfeer. Dit produceert een onstabiele atmosfeer met een verticale luchtstroom.

Advectie warmteoverdracht

Advectie-warmteoverdracht verschilt van convectie doordat de warmteoverdracht beperkt is tot het horizontale vlak. Dit type warmteoverdracht wordt niet aangedreven door variaties in dichtheid, maar vereist eerder een externe kracht, zoals wind of stromingen, om de deeltjes van het medium te verplaatsen. Terwijl de deeltjes horizontaal in systemen bewegen die warmer of kouder zijn, wordt warmte overgedragen.

Voorbeelden van Advectie

Het primaire voorbeeld van advectie-warmteoverdracht is de beweging van meteorologische fronten. Deze fronten vertegenwoordigen luchtmassa's van koude of warme lucht die horizontaal worden bewogen door de wind; als deze luchtmassa's warmer of koelere lucht tegenkomen, wordt warmte uitgewisseld tussen de systemen. Zeestromingen zijn een ander voorbeeld van advectie-warmteoverdracht. In plaats van verticaal, verplaatsen stromingen warm of koud water in horizontale richtingen. Omdat deze wateren in contact komen met warmere of koelere delen van het water, wordt warmte tussen hen uitgewisseld.

Andere soorten warmteoverdracht |

De overige soorten warmteoverdracht zijn geleiding en straling. Geleiding brengt warmte over van het ene voorwerp naar het andere zonder beweging; speen wordt overgedragen van molecuul naar molecuul. Dit type warmteoverdracht treedt alleen op in vaste stoffen; het handvat van een hete pot is een voorbeeld van geleiding. Stralingswarmteoverdracht omvat de overdracht van warmte door elektromagnetische golven van energie. Een voorbeeld van straling is zonlicht; wanneer deze golven andere deeltjes treffen, veroorzaken ze dat ze trillen of opwarmen.