De konveksjon varmeoverføring Det skjer gjennom bevegelse av en væske, som kan være en gass eller en væske. Når tettheten synker med økende temperatur, stiger de varmere væskemassene, mens de kjøligere delene faller. På denne måten produseres en massebevegelse av væske, gjennom hvilken varme transporteres fra den ene siden til den andre..
Dette er karakteristikken som skiller konveksjon fra ledning og stråling, fordi det i konveksjon alltid er en netto forskyvning av masser. På den annen side krever ikke stråling at et materielt medium forplanter seg selv, og når det gjelder overføring ved ledning, skyldes det suksessive kollisjoner mellom atomer og molekyler, uten netto bevegelse av materie..
Imidlertid, på nivået med atmosfæren og havene, er det lett for forskyvninger av store luft- og vannmasser å forekomme. Det er grunnen til at konveksjon er den dominerende energioverføringsmekanismen i disse media, og det er den som i stor grad bestemmer jordens klima..
På et hjemmekjøkken kan du se varmeoverføringsmekanismer på nært hold. Bare sett vann til å varme opp i en kjele. Den delen av væsken som er nærmest brenneflammen varmes opp, dens tetthet avtar og den stiger. Stedet er inntatt av kaldere vann, som faller ned til bunnen av potten..
Artikkelindeks
Når en del væske varmes opp, beveger molekylene seg raskere og vekk fra hverandre. Av denne grunn blir væsken ved en høyere temperatur mindre tett og er i stand til å stige ved flotasjon og bærer varmen med seg..
Deretter opptar en kjøligere væske masse stedet som er igjen av disse stigende molekylene, og denne kontinuerlige sentralen genererer samtalene konveksjonsstrømmer.
Dette kan oppnås på to måter: ved naturlig (fri) konveksjon eller ved tvungen konveksjon. Begge former for konveksjon er også til stede i sentralvarmesystemer eller i solkraftverk..
Hva hver enkelt består av er forklart nedenfor:
I denne mekanismen strømmer varmen bare takket være det faktum at temperaturforskjellen til den aktuelle væsken, i nærvær av jordens tyngdekraft, gir en endring i tetthet, som får den varmeste delen til å flyte opp og de kjøligere delene synke ned. Uten tyngdekraften er det ingen naturlig konveksjon.
Det er et enkelt eksperiment i laboratoriet som lar deg visualisere disse strømningene av naturlig konveksjon når de dannes i vann.
Det kreves et glassrør bøyd i en firkantet eller rektangulær form og et fargestoff som synliggjør oppstramning. Dette er vanligvis kaliumpermanganat, som flekker vannet lilla eller dråper av en slags blekk.
Nå varmes det ene av de nedre hjørnene av røret opp, og tettheten til den delen av vannet rett over flammen avtar og stiger, og erstattes av en del kjøligere vann..
Denne prosessen med kontinuerlig utveksling mellom varmt og kaldt vann genererer en konveksjonsstrøm i retning mot klokken, som observeres takket være fiolett fargestoff, som vist i figuren ovenfor.
Væsken kan også tvinges til å sirkulere for å overføre varme, i stedet for å la konveksjonsstrømmer forekomme naturlig på grunn av forskjellen i tetthet..
Når konveksjon oppstår takket være eksternt medium som driver væsken, for eksempel en vifte eller en pumpe, er det tvungen konveksjon. Væsken kan tvinges til å strømme gjennom et rør, som i sentralvarmesystemene i husene, radiatoren til en bil eller i et mer åpent rom, takket være en fan av blader.
Sentralvarmesystemet i et hus bruker konveksjonsvarmeoverføring i vann.
For dette må varmt vann sirkuleres gjennom rør under gulvet, fra en sentral kjele. På denne måten overfører vannet varmen til radiatorene eller varmeovnene, og fra disse går varmen til rommene, mens det kalde vannet kommer tilbake til varmekjelen for å gjenta syklusen..
Som man kan se, er både naturlig og tvungen konveksjon til stede i sentralvarmemekanismen..
Varmekilder som radiatorer varmer opp luften rundt seg og den stiger, mens luften fra toppen faller ned og genererer konvektive luftstrømmer i det oppvarmede rommet.
Hver gang maten kokes i vann eller blir dynket i olje til steking, tilberedes den ved varmluftoverført varme.
Ved pasteurisering oppvarmes melk og andre flytende matvarer til høye temperaturer i bestemte tidsperioder, avhengig av pasteuriseringsvarianten som brukes. Dette gjøres for å eliminere bakterier og øke holdbarheten til produktet..
Konveksjon er den viktigste varmeoverføringsmekanismen i disse tilfellene, selv om andre mekanismer, som ledning, ikke er ekskludert..
Konveksjonsstrømmer i atmosfæren forårsaker vind. Disse strømningene dannes på grunn av mange faktorer, inkludert det faktum at jordoverflaten varmes opp ujevnt..
For eksempel, om dagen varmes stranden opp mer enn sjøvann, slik at oppdriften får luften over stranden til å stige og den kjøligere luften, som kommer fra havet, tar sin plass..
Men om natten skjer prosessen i omvendt retning, siden stranden mister varmen raskere enn vannet og den varmere luften er rettet mot havet. Det er grunnen til at i en nattbrann på stranden beveger røyken seg mot havet, mens hvis brannen blir laget om dagen, beveger røyken seg mot land.
Jorden består av lag, og kjernen har et ytre lag med høy temperatur som ikke er størknet. Bevegelsen på planeten skaper konveksjonsstrømmer i denne væsken, som antas å være ansvarlig for jordens magnetfelt..
Magnetfelt skyldes tilstedeværelsen av elektriske ladninger i bevegelse. Ionene og ladede partiklene som er tilstede i den ytre kjernen er i stand til å generere dette feltet, siden planetbevegelser får disse partiklene til å oppføre seg på samme måte som små strømløkker (lukkede kretser)..
Forskere har funnet en sammenheng mellom magnetfeltets intensitet og hastigheten på planetens rotasjon. Det antas at det svake magnetfeltet til Venus skyldes at rotasjonshastigheten er lavere enn Jupiter, hvis magnetfelt er mye mer intens.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.