La convezione è una modalità essenziale di trasporto del calore. Avviene per diffusione e avvezione. In questo post, leggerai di Convezione Vs Diffusione.
La diffusione è il movimento di singole molecole da una regione a maggiore concentrazione a un'area a minore concentrazione attraverso gradienti. Al contrario, la convezione è un processo di trasferimento di un gran numero di molecole fluide. Sia la convezione che la diffusione sono nella stessa direzione.
Ora studiamo in dettaglio Convezione Vs Diffusione.
Convezione: una modalità di trasferimento del calore
La convezione è un processo di movimento di particelle di calore, sperimentato nella routine quotidiana.
Il processo di convezione, in parole semplici, è definito come il massiccio trasferimento di calore della materia fluida che avviene attraverso il movimento di molecole di calore. Dove i componenti più caldi salgono verso l'alto e le parti più eccellenti si muovono verso il basso per correnti di convezione. Avviene nei liquidi e nei gas e non nei solidi a causa della natura della materia.
Ora parliamo del processo di diffusione.
Diffusione: definizione
Il processo di conduzione del calore si riferisce anche alla diffusione, ed è il trasporto diretto di molecole di quantità di moto ed energia tra sorgente e pozzo.
La diffusione è un processo che avviene spontaneamente da una sostanza a temperatura più alta a una sostanza a temperatura più bassa attraverso un gradiente di concentrazione e segue la seconda legge della termodinamica. Questo processo avviene nella stessa soluzione di fluido. Il movimento delle molecole è possibile solo finché non è presente il gradiente di concentrazione.
La diffusione avviene come parte della convezione. La differenza tra Convezione Vs diffusione è sotto.
Convezione Vs Diffusione
La convezione e la diffusione possono essere definite come processi fisici che includono il movimento delle molecole che causa il trasferimento di calore.
| CONVEZIONE | DIFFUSIONE |
| La convezione è il processo che include il trasferimento di una grande porzione di molecole liquide o gassose della soluzione. | La diffusione appare come il movimento delle molecole di una soluzione da una regione più concentrata a una minore concentrazione. |
| Si verifica a causa della differenza dei gradienti di pressione dei due sistemi. | Avviene attraverso la regione di un gradiente di concentrazione. |
| Trasporta il calore tra due sistemi. | Trasporta energia e quantità di moto da una molecola all'altra all'interno del liquido o del gas. |
| Le molecole fluiscono nella stessa direzione. | Anche in diffusione, le molecole fluiscono nella stessa direzione. |
| Le molecole del fluido decidono il loro moto rispetto al gradiente di pressione. | Le molecole del fluido decidono il loro flusso in base a un gradiente di concentrazione. |
| È un movimento massiccio di molecole. | È un leggero movimento che include singole particelle. |
| Esempio: i condizionatori funzionano secondo il principio della convezione. | Esempio: rimozione del tappo delle bibite. |
Questi sono alcuni fatti di base su Convezione Vs Diffusione.
Puoi leggere su: Convezione contro avvezione.
Diffusione: come funziona
La diffusione è un processo che si vede generalmente in tutte le creature; può essere vivente o non vivente.
È definito come il processo di particelle di sostanze da una regione a maggiore concentrazione a una regione a minore concentrazione attraverso il gradiente di concentrazione. Il processo avviene finché non è presente il gradiente di concentrazione. In generale, la diffusione si vede solo nei fluidi a causa dello spazio atomico e non nei solidi, che cambia quando le molecole si scontrano.
È generalmente osservato come un processo di osmosi. Ora vediamo quali sono i suoi tipi.
Tipi di diffusione
Ci sono due tipi essenziali di diffusione che sono dati come segue,
Diffusione semplice
È un processo di diffusione in cui le molecole delle sostanze si spostano da una parte all'altra del componente attraverso un gradiente in una soluzione chimica o membrana semipermeabile nelle cellule.
Esempio: solubilità dei grani di zucchero in acqua
Diffusione facilitata
È definito come il movimento passivo delle molecole attraverso la soluzione da una concentrazione più alta a una concentrazione più bassa con una sostanza trasportatrice.
Oltre a questi due, esistono molti altri tipi di processo di diffusione.
Convezione: una combinazione di diffusione e avvezione
I processi di diffusione e advezione sono le parti essenziali del flusso convettivo.
In generale, il processo di diffusione è noto come il movimento casuale di una singola particella di una sostanza fluida, detta anche Moto browniano. Mentre, per avvezione, vi è un grande trasporto di materiale sfuso di fluidi. La combinazione di questi due risultati in correnti di convezione.
C'è una certa differenza tra questi processi.
Relazione tra convezione e diffusione: un'equazione convezione-diffusione
I equazione convezione-diffusione è anche nota come equazione deriva-diffusione, che include sia la convezione che la diffusione. L'equazione generale è data come segue,
Dove,
- c è la variabile che simboleggia la concentrazione di temperatura, massa ecc.
- D si riferisce alla diffusività, o coefficiente di diffusione
- v si riferisce alla velocità di un fluido con funzione del tempo.
- R rappresenta sorgenti o pozzi.
- ∇ Si riferisce a gradiente e ∇ ⋅ si riferisce alla componente di divergenza. Ma qui, ∇c si riferisce al gradiente di concentrazione.
È anche nota come equazione di avvezione-diffusione.
Condizioni di R nell'equazione convezione-diffusione
L'equazione convezione-diffusione è una formula fondamentale utilizzata nel calcolo del trasferimento di calore in molti processi.
Nell'equazione è presente il termine R, che si riferisce alle sostanze indicate come sorgenti o pozzi.
- Per una reazione chimica, se R >0, indica che la reazione genera più specie chimiche e compare quando il trasferimento di calore è dovuto all'attrito.
- Se R < 0, significa che la reazione sta perdendo la specie chimica.
Queste sono alcune condizioni per sorgenti e pozzi.
Trasporto convettivo e diffusivo
Il trasporto convettivo e diffusivo sono i due processi essenziali del trasferimento di calore.
- La convezione è la direzione orizzontale del trasferimento di calore in cui una porzione massiccia di molecole di fluido viene trasferita tra due sistemi. È un trasferimento di massa, energia o molecole di calore. Include correnti di convezione che rendono facilmente il flusso convettivo.
- Il trasporto diffusivo dipende generalmente dalla dimensione delle molecole e può trasportare solo singole molecole in ordine casuale. Viene dopo la conduzione e può aiutare nella conduzione dei solidi.
- La differenza tra trasporto convettivo e diffusivo è che la convezione si verifica a causa del gradiente di pressione e la diffusione è dovuta al gradiente di concentrazione.
Pertanto, il trasporto del soluto NF coinvolge entrambi i processi.
Esempi di convezione e diffusione
Ci sono molti in cui si vedono Convezione e diffusione. Ecco alcuni esempi di Convezione e diffusione elencati di seguito.
- Quando immersa in acqua calda, una bustina di tè all'ibisco si diffonderà e cambierà il suo colore in rosa, e lo stesso tè caldo diventerà più fresco dopo un po' di tempo. È Convezione.
- Quando accendi una candela profumata, questa si diffonderà in tutta la stanza, donando calore di freschezza. Mentre nella candela avviene un processo di Convezione.
- Quando aggiungi lo zucchero a qualsiasi liquido, si dissolvono facilmente e danno sapore al liquido. Quando mescoli lo zucchero in un bicchiere, appare il fenomeno della velocità di rotazione, che è un processo di convezione.
- Quando prepari i noodles istantanei, devi solo aggiungere acqua calda, l'acqua si diffonde e i noodles sono pronti per essere mangiati. Ma dopo un po' diventa freddo a causa della convezione.
- Quando fai cadere un inchiostro liquido in un liquido, diciamo acqua, diffonde la goccia per diffonderla senza alcun movimento se riscaldi la soluzione, dopo qualche tempo, il movimento provoca una bassa temperatura.
Questi sono alcuni esempi reali di entrambi i processi.
Domande frequenti su Convezione e diffusione | FAQ
Qual è l'effetto della convezione sulla diffusione?
La diffusione fa parte di trasferimento di calore per convezione.
Entrambi diffusione e convezione fluiscono nella stessa direzione, ma la diffusione si riferisce alle energie di trasferimento di singole particelle. Al contrario, la convezione è un movimento di massa in cui ciascuna particella può influenzare l'altra in termini di movimento ed energia.
Cos'è la diffusività?
La diffusività è un termine usato per riferirsi al trasporto di sostanze.
È definito come diverse particelle della sostanza che si diffondono da una regione all'altra attraverso un'area unitaria di sezione trasversale per unità di tempo. La condizione è che il gradiente volume-concentrazione sia unitario.
Perché la convezione non si vede nei solidi?
La convezione è un processo essenziale del calore trasferimento che non si trova nei solidi.
I solidi sono gli stati della materia in cui gli atomi/molecole sono disposti in una forma rigida. A causa di questo fattore, non c'è spazio sufficiente per trasferire sostanze massicce e nemmeno si può optare per la diffusione. Questo è il motivo per cui la convezione non si vede nei solidi.
La velocità del trasporto convettivo è più lenta della diffusione?
Il trasporto per diffusione nei fluidi è sempre più lento rispetto al trasporto convettivo.
La convezione è il trasferimento di un fluido massiccio da una parte all'altra, accompagnato sia da diffusione che da avvezione. Domina il tasso di diffusione perché si verifica molto lentamente nei liquidi se misurato in scale di lunghezza umane.
C'è qualche differenza tra flusso convettivo e flusso diffusivo?
C'è una leggera differenza tra flusso convettivo e flusso diffusivo, che è data come segue,
Il flusso convettivo viene misurato rispetto alla velocità media, mentre il flusso diffusivo è la differenza tra il flusso totale, cioè l'avvezione più la diffusione meno il flusso convettivo.
Menzionare i fattori che aumentano la convezione?
I fattori che aiutano ad aumentare la convezione sono i seguenti,
- La superficie dell'interazione delle particelle.
- La velocità dell'aria/del vento.
- La densità dell'aria calda e fredda.
- Natura del processo di Convezione.
- Natura del fluido.
Quali fattori influenzano la diffusione?
I fattori che influenzano la velocità di diffusione sono i seguenti,
- Dimensione e range della particella.
- La nitidezza del gradiente di concentrazione.
- Tasso di temperatura.
- Dimensione dell'area occupata per il trasporto di sostanze.
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Sono Raghavi Acharya, ho completato la mia post-laurea in fisica con una specializzazione nel campo della fisica della materia condensata. Ho sempre considerato la Fisica un'interessante area di studio e mi piace esplorare i vari campi di questa materia. Nel tempo libero mi dedico all'arte digitale. I miei articoli hanno lo scopo di fornire ai lettori i concetti della fisica in modo molto semplificato.
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