Diferencia entre convección y conducción

Diferencia Principal - Convección vs. Conducción

Convección y conducción Ambos son mecanismos de transferencia de calor. La principal principal entre convección y conducción es que, yon convección, el calor se transfiere a través de un flujo másico 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 mayores y, en consecuencia, vibran con amplitudes mayores. Durante conducción, una partícula que vibra golpea a 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 extremo. Dado que un aumento de la energía cinética de las partículas se manifiesta físicamente como un aumento de la temperatura, el aumento gradual de la energía cinética de las partículas a lo largo del objeto va acompañado de un aumento gradual de la temperatura a lo largo del objeto. Este proceso, por el cual se transfiere calor como resultado de la colisión de partículas, se llama conducción.

La capacidad de un material para transferir calor por 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 calor, respectivamente. La carta es el conductividad térmicamedido 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 colisionar 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 másico del material. Aquí, para transferir calor, partes del propio material se mueven, es decir, hay una transferencia de masa dentro del material. Típicamente, la convección ocurre en los fluidos. Sin embargo, los efectos de la convección se pueden ver a veces en los sólidos, como en el caso de la tectónica de placas. El siguiente diagrama muestra los patrones de remolino de convección formados por el vapor que sale de una taza de café:

Las corrientes de convección comienzan a formarse en el vapor que se eleva desde una taza de líquido caliente

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

dónde es el área superficial 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 para el 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 dominante de transferencia de calor es la conducción o la convección para un fluido, se puede encontrar calculando un número conocido como número de Rayleigh.

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

Diferencia entre los tres principales mecanismos 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 que vibran.

Convección transfiere calor al mover las partículas que componen el material.

Material

Conducción es típicamente el mecanismo dominante de transferencia de calor en los sólidos.

Convección es típicamente el mecanismo dominante de transferencia de calor en los fluidos.

Imagen de cortesía

“Convection” de 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 (Opropio trabajo) [CC BY-SA 3.0]a través de Wikimedia Commons

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