Konvekce versus difúze: kritická fakta

Konvekce je základním způsobem přenosu tepla. Vzniká difúzí a advekcí. V tomto příspěvku se dočtete o konvekci vs difúzi.

Difúze je pohyb jednotlivých molekul z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací prostřednictvím gradientů. Naproti tomu konvekce je proces přenosu velkého množství molekul tekutiny. Konvekce i difúze jsou ve stejném směru.

Nyní podrobně prostudujme konvekci vs difúzi.

Konvekce: Způsob přenosu tepla

Konvekce je proces pohybu tepelných částic, který je zažíván v každodenní rutině.

Konvekční proces, jednoduše řečeno, je definován jako masivní přenos tepla tekuté hmoty, ke kterému dochází prostřednictvím pohybu molekul tepla. Tam, kde teplejší složky stoupají nahoru a dokonalejší části se pohybují dolů konvekčními proudy. Probíhá v kapalině a plynech a nikoli v pevných látkách kvůli povaze hmoty.

Nyní nám dejte vědět o procesu difúze.

Difúze: Definice

Proces vedení tepla také odkazuje na difúzi a je to přímý transport molekul hybnosti a energie mezi zdrojem a jímkou.

Difúze je proces, který probíhá spontánně z látky s vyšší teplotou do látky s nižší teplotou prostřednictvím koncentračního gradientu a řídí se druhým zákonem termodynamiky. Tento proces probíhá ve stejném roztoku tekutiny. Pohyb molekul je možný pouze do doby, než je přítomen koncentrační gradient.

K difúzi dochází jako součást konvekce. Rozdíl mezi konvekcí a difúzí je níže.

Konvekce vs difúze

Konvekci a difúzi lze definovat jako fyzikální procesy, které zahrnují pohyb molekul, který způsobuje přenos tepla.

Toto jsou některá základní fakta o konvekci vs difúzi.

Můžete si přečíst na: Konvekce vs advekce.

Difuze: Jak to funguje

Difúze je proces, který je obecně vidět u všech tvorů; může být živý nebo neživý.

Je definován jako proces částic látek z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací prostřednictvím koncentračního gradientu. Proces probíhá, dokud není přítomen koncentrační gradient. Obecně platí, že difúze je vidět pouze v tekutinách kvůli atomovému prostoru a ne v pevných látkách, která se mění, když se molekuly srazí.

Obecně je pozorován jako proces osmózy. Nyní se podívejme na jeho typy.

Typy difúze

Existují dva základní typy difúze, které jsou uvedeny následovně:

Jednoduchá difúze

Jde o difúzní proces, při kterém se molekuly látek přesouvají z jedné části složky do druhé pomocí gradientu v chemickém roztoku nebo semipermeabilní membráně v buňkách.

Příklad: Rozpustnost cukrových zrn ve vodě

Usnadněná difúze

Je definován jako pasivní pohyb molekul přes roztok z vyšší koncentrace do nižší koncentrace s nosnou látkou.

Kromě těchto dvou existuje mnoho dalších typů difúzního procesu.

Konvekce: Kombinace difúze a advekce

Procesy difúze a advekce jsou základní součástí konvekčního proudění.

Obecně je proces difúze známý jako náhodný pohyb jedné částice tekuté látky, také označovaný jako Brownův pohyb. Kdežto v advekci dochází k velkému transportu sypkých hmot tekutin. Kombinace těchto dvou vede ke konvekčním proudům.

Mezi těmito procesy je určitý rozdíl.

Vztah mezi konvekcí a difuzí: Rovnice konvekce-difuze

Projekt konvekčně-difúzní rovnice je také známá jako rovnice drift-difúze, která zahrnuje konvekci i difúzi. Obecná rovnice je dána následovně,

Kde,

• c je proměnná, která symbolizuje koncentraci teploty, hmotnosti atd.
• D se týká difuzivity nebo difuzního koeficientu
• v se vztahuje k rychlosti tekutiny s časovou funkcí.
• R představuje zdroje nebo jímky.
• ∇ Týká se gradientu a ∇ ⋅ odkazuje na divergenční složku. Ale zde, ∇c se týká gradientu koncentrace.

Je dokonce známá jako advekčně-difúzní rovnice.

Podmínky R v rovnici konvekce-difúze

Rovnice konvekce-difúze je zásadní vzorec používaný při výpočtu přenosu tepla v mnoha procesech.

V rovnici je přítomen výraz R, který označuje látky označené jako zdroje nebo jímky.

• Pro chemickou reakci, pokud R >0, znamená to, že reakce generuje více chemických látek a objevuje se, když je přenos tepla způsoben třením.
• Pokud R < 0, znamená to, že reakce ztrácí chemické druhy.

Toto jsou některé podmínky pro zdroje a jímky.

Konvekční a difuzní doprava

Konvektivní a difuzní transport jsou dva základní procesy přenosu tepla.

• Konvekce je horizontální směr přenosu tepla, ve kterém je mezi dvěma systémy přenášena velká část molekul tekutiny. Jde o přenos hmoty, energie nebo molekul tepla. Zahrnuje konvekční proudy, které usnadňují konvekční proudění.
• Difuzní transport obecně závisí na velikosti molekul a může přenášet pouze jednotlivé molekuly v náhodném pořadí. Přichází po vedení a může pomoci při vedení pevných látek.
• Rozdíl mezi konvektivním a difuzním transportem je ten, že ke konvekci dochází v důsledku tlakového gradientu a k difúzi dochází v důsledku koncentračního gradientu.

Transport rozpuštěné látky NF tedy zahrnuje oba procesy.

Příklady konvekce a difúze

Existuje mnoho, ve kterých je vidět konvekce a difúze. Zde jsou některé příklady konvekce a difúze uvedené níže.

• Po ponoření do horké vody sáček ibiškového čaje difunduje a změní svou barvu na růžovou a stejně horký čaj po nějaké době vychladne. Je to konvekce.

• Když zapálíte vonnou svíčku, rozptýlí se do celé místnosti a dodá teplo svěžesti. Zatímco ve svíčce dochází k procesu konvekce.

• Když do jakékoli tekutiny přidáte cukr, snadno se rozpustí a dodá tekutině chuť. Když cukr ve sklenici zamícháte, objeví se fenomén rotační rychlosti, což je konvekční proces.

• Při výrobě instantních hrnkových nudlí stačí přidat horkou vodu, voda se rozplyne a nudle jsou připraveny k jídlu. Ale po chvíli se díky konvekci ochladí.

• Když kapalný inkoust kápnete do kapaliny, řekněme vody, rozptýlí kapku, aby se rozšířila bez jakéhokoli pohybu, pokud roztok zahřejete, po nějaké době pohyb způsobí nízkou teplotu.

Toto jsou některé reálné příklady obou procesů.

Často kladené otázky na téma Konvekce a difúze | Nejčastější dotazy

Jaký je účinek konvekce na difúzi?

Difuze je součástí přenos tepla konvekcí.

Oba difúze a konvekce proudí ve stejném směru, ale difúze se týká přenosu energií jednotlivých částic. Naproti tomu konvekce je hromadný pohyb, ve kterém každá částice může ovlivnit druhou z hlediska pohybu a energie.

Co je difuzivita?

Difuzivita je termín používaný k označení transportu látek.

Je definován jako několik částic látky, které difundují z jedné oblasti do druhé přes jednotku plochy průřezu za jednotku času. Podmínkou je, že objemově-koncentrační gradient musí být jednotný.

Proč není konvekce vidět v pevných látkách?

Konvekce je základním tepelným procesem přenos, který se nenachází v pevných látkách.

Pevné látky jsou stavy hmoty, ve kterých jsou atomy/molekuly uspořádány v tuhé formě. Díky tomuto faktoru není dostatečný prostor pro přenos masivních látek a dokonce zde není volba pro difúzi. To je důvod, proč konvekce není vidět v pevných látkách.

Je rychlost konvekčního transportu pomalejší než difúze?

Difúzní transport v tekutinách je ve srovnání s konvektivním transportem vždy pomalejší.

Konvekce je přenos masivní tekutiny z jedné části do druhé, doprovázený jak difúzí, tak advekcí. Dominuje rychlosti difúze, protože se v kapalinách vyskytuje velmi pomalu, když se měří na stupnici lidské délky.

Existuje nějaký rozdíl mezi konvekčním tokem a difuzním tokem?

Mezi konvekčním tokem a difuzním tokem je nepatrný rozdíl, který je uveden následovně:

Konvektivní tok se měří na základě průměrné rychlosti, zatímco difuzní tok je rozdíl mezi celkovým tokem, tj. advekce plus difúze mínus konvektivní tok.

Uveďte faktory, které zvyšují konvekci?

Faktory, které pomáhají zvýšit konvekci, jsou následující:

• Povrch interakce částic.
• Rychlost vzduchu/větru.
• Hustota horkého a studeného vzduchu.
• Povaha procesu konvekce.
• Povaha tekutiny.

Jaké faktory ovlivňují difúzi?

Faktory, které ovlivňují rychlost difúze, jsou následující:

• Velikost a rozsah částice.
• Ostrost koncentračního gradientu.
• Rychlost teploty.
• Velikost zabrané plochy pro přepravu látek.

Také čtení:

• Advekce vs konvekce
• Kondukce vs konvekce

Raghavi Acharya

Jsem Raghavi Acharya, dokončil jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oboru fyzika kondenzovaných látek. Fyziku jsem vždy považoval za podmanivou oblast studia a baví mě objevovat různé oblasti tohoto předmětu. Ve volném čase se věnuji digitálnímu umění. Mé články se zaměřují na to, abych čtenářům velmi zjednodušeným způsobem předal pojmy fyziky.