伝導と対流: 違いと比較

簡単に言えば、熱は分子の働きで説明でき、放出されたエネルギーが熱を生み出すか、放出されたエネルギーが熱に変換されます。

たとえば、人が運動やその他の活動を行うと、体が熱くなり、汗が生成されます。 または、調理中に食品が温かくなったり加熱されたりするとき、それは単に伝導または対流による熱の伝達です。   

熱伝達の背後にある理由は科学的です。食べ物を温めるのは簡単でありきたりなように思えるかもしれませんが、その背後には科学的な理由があります。

熱の伝達は直接的または間接的であり、熱を伝達できる材料もいくつかありますが、たとえば、すべての種類のプラスチックが熱に対応できるわけではないなど、熱を伝達できない材料もあります。

主要な取り組み

1. 伝導は固体材料を介した熱の直接伝達を伴いますが、対流は熱伝達のために流体または気体の動きに依存します。
2. 伝導は非金属よりも金属の方が速く発生しますが、対流は固体よりも液体や気体の方が効率的です。
3. 絶縁体は伝導による熱伝達を最小限に抑えることができますが、対流を最小限に抑えるには、流体または気体の動きを減らす必要があります。

伝導と対流

伝導との違い 対流 伝導では熱が直接伝達されるのに対し、対流では流体を介して熱が伝達されます。 どちらも熱の放出につながりますが、その方法に違いがあります。

比較表

比較のパラメータ	伝導	対流
定義	直接接触による XNUMX つの物体間の熱の移動。	流体内の熱の移動。
物質の状態	コールテン	液体または気体
電流の移動	ことができます	許可しない
粒子の密度	高密度	低密度
熱伝達率	遅く	速く

伝導とは？

伝導は、熱または電流の伝達プロセスです。 伝導とは、直接接触することで、ある原子から別の原子に熱と電流の形でエネルギーが移動することです。 

原子が密に詰まっているため、固体状態では最良の転移が起こり、より速い転移速度が可能になります。 分子の密度は熱の伝達速度に影響しますが、液体や気体は分子の密度が低いため、熱の伝達効率が低くなります。

伝導には、熱の伝導と電気の伝導のXNUMX種類があります。 

熱伝導 - 分子内の温度が上昇すると振動が発生し、これにより分子内に熱が発生し、密に詰まった分子内で熱の移動が起こります。

電気の伝導は、荷電粒子が媒体を通過することによって起こります。 この荷電粒子の移動により、イオンまたは荷電電子によって運ばれる電流が発生します。

温度、長さ、断面積、材質の違いなど、いくつかの要因が伝導に影響します。

伝導は、オームの法則やフーリエの法則など、いくつかの方法による理論上の公式によって計算できます。

対流とは？

対流は、流体内の分子のバルク運動による熱の伝達です。 物体と流体の間の最初の熱伝達は伝導によって起こりますが、その後は流体粒子のバルク運動によって対流が発生します。

対流のプロセスには熱膨張が伴います。 流体が表面の下から加熱されると、液体の下層が加熱され、熱膨張します。 分子の密度は上面の液体と比較されます。

対流には、自然対流と強制対流の XNUMX 種類があります。

自然対流 - 温度差によって密度の差が生じる一種の対流で、浮力が大きな役割を果たします。 たとえば、海洋風。

強制対流 - ファン、給湯器、間欠泉などの外部の力によって対流が引き起こされるタイプの対流。

対流に影響を与える要因は次のとおりです。 ミディアム（液体または ガス)、温度、熱の原因。 伝導と対流の違いの XNUMX つは、対流は電流をサポートしないことです。

自然対流は簡単には計算できませんが、強制対流はニュートンの冷却の法則で与えられる式から理論的に計算できます。 式は次のとおりです:-

Ｐ＝ｄＱ／ｄｔ＝ｈＡ（Ｔ−Ｔ０）

• P= dQ /dt - 熱が伝達される速度
• h – 対流熱伝達係数
• A - 露出表面積
• T – 浸漬された物体の温度
• T0 – 対流下にある流体の温度

伝導と対流の主な違い

1. 伝導による熱伝達は遅いです。 一方、対流における熱伝達は速いです。
2. 伝導は電気伝導もサポートしますが、対流は電気をサポートしません。

参考文献

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960106013247
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009000271

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日