主要区别 – 对流与辐射

对流 和 辐射 都是传热机制。它们允许热能从一个地方传输到另一个地方。这 主要区别 对流和辐射之间是 对流是一种传热机制，涉及物质的质量流. 另一方面，辐射是使用电磁能的热传递.因此，辐射可以通过真空传递热量。

什么是对流

对流是通过材料的质量流在材料中进行热传递的机制。为了传导热量，材料本身的一部分会移动 - 即材料内部发生质量转移。通常，对流发生在流体中。然而，有时可以在固体中看到对流的影响，如板块构造的情况。对流有两种主要类型： 自然 和 被迫.

对流是一个复杂的过程，没有简单的方程可以完全描述它。但是，对于使用固体表面加热流体的情况，我们可以使用近似值。对于这些情况，传热率

是（谁）给的，

在哪里

是热量通过的表面积，

是固体的温度，

是空气的温度。

称为对流传热系数。该系数取决于许多特性，包括流体的密度、粘度和流速。

自然对流

在 自然对流，材料的流动是由密度差异引起的。例如，让我们考虑在炉子上加热一壶水。当水在水壶底部加热时，它会膨胀。这意味着水分子现在被放置得更远，这导致底部水的密度降低。现在，与水壶顶部的水相比，水壶底部的水密度较小。由于密度差异，从底部较暖的水上升到顶部，而从顶部较冷的水下沉到底部。重复该过程，直到顶部和底部都处于相同的温度。

上升的热流体不能沿着冷流体下沉的同一条线上升。因此，流体需要在下一个循环上升/下沉之前水平移动。这设置 对流电池 在流体中，如下图所示。

对流电池

自然对流是产生气流的原因，也是影响洋流的主要因素之一。

对流也是板块构造的一个重要因素。地幔的内部比外部更热，这导致对流细胞在地幔中建立。地幔是固体，物质在地幔内的运动相当缓慢，每年约 20 毫米。

地幔中的对流

强制对流

强制对流 当使用外部机制（例如使用风扇或泵）移动材料时，就会发生这种情况。风扇加热器是强制对流的一个很好的例子。在人体中，心脏还充当泵，负责身体周围的热量强制对流。

什么是辐射

辐射 描述了通过电磁辐射的热传递。由于动能，构成物体的分子总是在运动。这会导致这些分子中的电荷移动，从而产生电磁波。

物体通过辐射释放热量的速率由下式给出 斯特凡-玻尔兹曼定律:

在哪里

是物体的表面积和

是它的绝对温度。

是个 Stefan-Boltzmann 常数，

.

数量

叫做 发射率.它需要一个介于 0 和 1 之间的值。

对于具有较暗表面且发射和吸收辐射良好的较暗物体，则更高。闪亮的表面吸收和发射的辐射要少得多，它们的发射率接近于 0。既是完美吸收体又是辐射发射体的理想表面的发射率是 1，称为 黑体.

当物体向周围环境发射辐射时，它也在吸收周围环境的辐射。如果周围的温度为

，物体辐射热量的净速率由下式给出

如果

有一个净热辐射是从身体到周围环境。

物体会比其他物体发出更多波长的辐射。通常，身体越热，发射的波长越低。例如，与较冷、较红的恒星（波长较大）相比，较热的恒星应该具有较蓝的颜色（较小的波长）。对于绝对温度下的理想黑体

, 维恩定律 给出波长

发出最多的：

在室温下，物体辐射的主要波长在红外线范围内。下图显示了黑体在几种不同温度下辐射的给定波长的能量密度。

辐射 – 维恩定律

热像图利用身体发出的热辐射来筛查疾病，红外相机用于在黑暗中“看”。来自遥远恒星的辐射也被用来测量地球和恒星之间的距离。

对流和辐射之间的区别 - 前景中节能房屋的热图，与辐射更多能量的传统房屋相比，辐射更少的热能（背景）

对流和辐射有什么区别

起源

对流 是物质热膨胀的结果。

辐射 是由于分子的动能导致材料中电荷运动的结果。

机制

对流 涉及材料质量的转移，通常是流体。

辐射 涉及电磁波。物质本身不会移动。

中等的

对流 需要介质。

辐射 不需要介质，可以通过真空传递热量。

温度依赖性

对流 导致与温差近似成正比的热流率。

辐射 导致热流率取决于物体和周围环境温度的四次方之间的差异。

参考

刘等人，（2007 年）。中国天山下地幔上地幔小规模对流.地球和行星内部物理学 (163)，179-190

图片提供

“中心：容器中的对流单元，顶部：热量输出，底部：热量输入”，Eyrian（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自 Wikimedia Commons

“展示了洋脊是如何形成的，岩石圈在海沟处俯冲；有助于理解板块构造。”作者 Surachit（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自 Wikimedia Commons

4C 的“维恩辐射定律 / Prawo Wiena”（自己的作品，基于 JPG 版本）[CC BY-SA 3.0]，来自 Wikimedia Commons

“Passivhaus 建筑的热成像图，背景是传统建筑。”由 Passivhaus Institut（从 http://en.wikipedia.org 复制到 Commons。原始来源 Passivhaus Institut，德国 – http://www.passiv.de）[CC BY-SA 3.0]，通过 Wikimedia Commons