همرفت در مقابل تابش
همرفت و تابش دو فرآیندی هستند که در زمینه گرما مورد بحث قرار می گیرند. همرفت روشی برای انتقال حرارت با استفاده از ذرات متحرک است. تابش برای انتقال انرژی به ذرات یا محیطی نیاز ندارد. هر دوی این فرآیندها در زمینه های متعدد بسیار مهم هستند. این مفاهیم به طور گسترده در گرما و ترمودینامیک، علم جو، تجزیه و تحلیل آب و هوا، تجزیه و تحلیل آب و هوا، مکانیک سیالات و حتی علوم پزشکی استفاده می شود. برای سرآمدی در چنین زمینه هایی که کاربرد فراوانی از این مفاهیم دارند، داشتن درک صحیح در این مفاهیم حیاتی است. در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که همرفت و تابش چیست، تعاریف آنها، کاربردهای همرفت و تابش، شباهت های آنها و در نهایت تفاوت همرفت و تابش.
تابش چیست؟
تشعشعات الکترومغناطیسی یا معمولاً به عنوان تشعشع یا تابش EM شناخته می شوند، روشی برای انتقال حرارت است. تابش الکترومغناطیسی اولین بار توسط جیمز کلرک ماکسول پیشنهاد شد. این بعدها توسط هاینریش هرتز تایید شد که با موفقیت اولین موج EM را تولید کرد. ماکسول شکل موج امواج الکتریکی و مغناطیسی را استخراج کرد و سرعت این امواج را با موفقیت پیش بینی کرد. از آنجایی که این سرعت موج برابر با مقدار تجربی سرعت نور بود، ماکسول همچنین پیشنهاد کرد که نور در واقع شکلی از امواج EM است. امواج الکترومغناطیسی دارای یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی هستند که عمود بر یکدیگر و عمود بر جهت انتشار موج در نوسان هستند. همه امواج الکترومغناطیسی در خلاء سرعت یکسانی دارند. فرکانس موج الکترومغناطیسی انرژی ذخیره شده در آن را تعیین می کند. بعدها با استفاده از مکانیک کوانتومی نشان داده شد که این امواج در واقع بسته‌هایی از امواج هستند. انرژی این بسته به فرکانس موج بستگی دارد.این میدان دوگانگی موج - ذره ماده را باز کرد. اکنون مشاهده می شود که تابش الکترومغناطیسی را می توان امواج و ذرات در نظر گرفت. جسمی که در هر دمایی بالاتر از صفر مطلق قرار گیرد، امواج EM با هر طول موج ساطع می کند. انرژی که حداکثر تعداد فوتون های ساطع شده به دمای بدن بستگی دارد.
همرفت چیست؟
همرفت اصطلاحی است که برای جابجایی حجمی سیالات استفاده می شود. با این حال، در این مقاله، همرفت به شکل همرفت گرمایی در نظر گرفته شده است. بر خلاف رسانایی، همرفت نمی تواند در جامدات اتفاق بیفتد. همرفت فرآیند انتقال انرژی از طریق انتقال مستقیم ماده است. در مایعات و گازها، وقتی از پایین گرم می شود، ابتدا لایه زیرین سیال گرم می شود. لایه هوای گرم شده سپس منبسط می شود. چگالی کمتری نسبت به هوای خنک، لایه هوای گرم به شکل جریان همرفتی بالا می‌رود. سپس لایه سیال بعدی همان پدیده را تجربه می کند.در همین حال اولین لایه هوای گرم اکنون خنک شده است و پایین می آید. این اثر یک حلقه رسانایی ایجاد می کند و به طور مداوم گرمای گرفته شده از لایه های پایین را به لایه های بالایی آزاد می کند. این یک الگوی بسیار مهم در سیستم های آب و هوایی است. گرمای سطح زمین در این مکانیسم به اتمسفر فوقانی آزاد می شود.
تفاوت بین همرفت و تابش چیست؟
• برای اینکه همرفت رخ دهد، باید محیطی با ذرات متحرک در اطراف جسم گرم شده وجود داشته باشد. تشعشع به هیچ وسیله ای نیاز ندارد.
• انتقال گرما از تابش سریعتر از انتقال گرما از همرفت است.
• همرفت همیشه گرما را از گرانش دور می کند، در حالی که تابش در هر جهت ساطع می شود.
