mitä tapahtuu, kun jättää kulhollisen kuumaa keittoa pöydälle? Se kylmenee jonkin ajan kuluttua ympäröivän ilman lämpöhäviön vuoksi. Ja se on (lämmön siirto), mitä kutsumme konvektioksi.
lämmönsiirtoa on kolmea tyyppiä: säteily, johtuminen ja konvektio. Säteilyssä lämpö siirtyy sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Johtumisessa lämpö kulkee ruumiiden välillä, jotka ovat fyysisesti yhteydessä toisiinsa.,
konvektio on kuitenkin monimutkaisin lämmönsiirron muoto, koska siihen liittyy molekyylien irtoliike nesteiden kuten nesteiden ja kaasujen sisällä. Yksinkertaisesti konvektio voi tapahtua vain nesteissä ja kaasuissa.
Konvektiivisen lämmön ja massan siirto (nesteet) tapahtua kahdella tavalla:
- Diffuusio: net liikkeen molekyylien alueelta korkeamman pitoisuuden alueella, pienempi pitoisuus.
- Advection: Materian tai lämmön kuljettaminen nesteen virtausten irtoliikkeellä.,
kumpikaan prosesseista ei tapahdu jäykissä kiintoaineissa. Konvektiivinen lämmönsiirto voi kuitenkin tapahtua pehmeissä kiinteissä aineissa tai seoksissa, joissa kiinteät hiukkaset voivat siirtyä paikasta toiseen.
konvektiivinen lämmönsiirto voidaan jakaa kahteen kategoriaan: luonnolliseen ja pakotettuun.
ilmaiseksi tai luonnollinen konvektio, virtaukset tuotetaan vain lämpötila-johdettu tiheys erot nestettä. Pakotetussa konvektiossa virtaukset taas johtuvat ulkoisesta tekijästä, kuten tuulettimesta tai pumpusta. Mitä nopeammin neste liikkuu, sitä nopeammin konvektionopeus.,
Nyt sinulla on yleinen käsitys siitä, mitä konvektio oikeastaan on liikettä eri esimerkkejä ja sovelluksia. Alla listasimme runsaasti esimerkkejä konvektiivisesta lämmönsiirrosta, jonka näet arjessasi.
Kiehuvaa Vettä
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
Kun laittaa kiehumaan liesi, se lämmittää vettä pohjasta. Pohjan lähellä olevat molekyylit saavat liike-energiaa ja muuttuvat vähemmän tiheiksi., Koska kuuma vesi alareunassa on vähemmän tiheää kuin kylmää vettä sen yläpuolella, kuuma vesi alkaa nousta pintaan, kun taas kylmä vesi uppoaa.
pohjassa oleva kylmä vesi tulee sitten kuumaksi ja vähemmän tiheäksi kuin sen yläpuolella oleva vesi, joten se nousee pintaan. Prosessi toistuu kerta toisensa jälkeen, ja kaikki tapahtuu kattilan pohjan ja yläosan lämpötilaeron vuoksi. Vesimolekyylien liikkeet ovat konvektiovirtoja.,
Lämpöä Pesuallas
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
jäähdytyslevy on passiivinen lämmönvaihdin, joka parantaa nopeutta konvektiivinen lämmönsiirto. Sitä käytetään laajalti elektroniikkalaitteissa. Esimerkiksi tavallinen suoritin / GPU käyttää tuulettimen yhteydessä jäähdytyslevyä pitääkseen käyttölämpötilan siedettävissä rajoissa.
Yleensä, jäähdytyselementti koostuu perusosasta ja evät, jotka ulottuvat ulospäin. Sen suorituskykyyn vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten ilman nopeus, fin suunnittelu, ja materiaali, jota käytetään jäähdytyselementin rakentamiseen.,
Maa-ja merituuli
Kuva luotto: Freepik
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
muodostumista maan ja meren lämpötila on yksi klassisia esimerkkejä konvektio. Aurinko lämmittää sekä maan että meren pintaa päivän aikana. Mutta koska maalla on vähemmän lämpöä vaimentavaa kapasiteettia kuin merellä, sen pintalämpötila nousee ja sen ympärillä oleva ilma kuumenee. Lämmin (vähemmän tiheä) ilma alkaa nousta, ja syntyy matalapaine.
samaan aikaan meren päälle kehittyy korkeapaineen alue (jossa on kylmää, tiheää ilmaa)., Paine-eron vuoksi merestä virtaa maahan ilmaa, ja mukana tulevaa kylmää ilmaa kutsutaan merituuleksi.
prosessi saa käänteen yön aikana. Maa jäähtyy nopeammin kuin meri, vähentämällä ilman lämpötila ympärille ja luoda korkean paineen tilanne. Nyt kylmä ilma virtaa maasta mereen, ja tätä me kutsumme maa-tuuleksi.
molemmissa tapauksissa lämpö siirtyy ilmamolekyylien kautta.,
Savupiippu Vaikutus
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
Kun ilmaa virtaa sisään ja ulos rakennuksista, savukaasujen pinot, tai muita vastaavia rakenteita, koska noste, sitä kutsutaan savupiippu vaikutus. Se tapahtuu sisä-ja ulkoilman lämpötila – /kosteuserojen vuoksi. Tiheä kylmä ilma työntää aina matalatiheyksiset kuumat kaasut ylös.
pitempi rakenne ja korkeampi lämpö-ero, sitä enemmän noste ja siten savupiippu vaikutus., Monet pilvenpiirtäjät ja jäähdytystornit käyttävät samaa periaatetta luonnollisen ilmanvaihdon ja tunkeutumisen saavuttamiseksi.
Kiertoilmauuni
teollinen kiertoilmauuni käytetty lentokone valmistavan teollisuuden
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
Kiertoilmauuni uunit käyttää konvektion mekanismi kokata ruokaa nopeammin kuin perinteiset uunit. He ovat faneja kiertää kuumaa ilmaa ruoan ympärillä, jonka ansiosta ruoka kypsyy tasaisemmin alemmissa lämpötiloissa ja vähemmän aikaa., Teollisuuden konvektiouuneja käytetään monien tuotteiden, myös muiden kuin elintarvikkeiden valmistukseen.
Jään Sulaminen
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
Konvektio on merkittävä rooli prosessissa vähentää jään paksuus. Kun lämmin ilma puhaltaa jään pinnan yli, se nostaa jään ulkokerroksen lämpötilaa. Mitä kuumempi ilma ja mitä nopeammin se puhaltaa, sitä vähemmän jää kestää sulaa.,
Jäähdytin
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
Jäähdytin siirtää lämpöenergian yhdestä osasta toiseen. Nimestään huolimatta useimmat patterit käyttävät konvektiota (lämpösäteilyn sijaan) siirtääkseen suurimman osan lämmöstään. Niitä käytetään enimmäkseen rakennuksissa, autoissa ja elektroniikassa.
huoneen lämmitysjärjestelmässä esimerkiksi sisäkäämeissä syntyy kuumaa vettä tai joskus höyryä. Kun vesi lämmittää kelaa, lämpöpatterin vieressä oleva ilma lämpenee ja kohoaa., Kun lämmitetty ilma nousee, viileää ilmaa voidaan vetää jäähdyttimeen ja sen läpi sen alta. Ilmavirtaus synnyttää pystyvirtauksia, jotka jakavat lämmintä ilmaa koko huoneeseen.
Jääkaappi
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
jääkaappi sisältää lämpöeristetty lokero ja lämpöpumppu, joka siirtää lämpöä sisältä jääkaapista sen ulkoisen ympäristön. Se käyttää konvektiota kiertääkseen kylmää ilmaa ruoan ympärillä.
pakastinosasto jäähdyttää yläilmoissa ilmaa. Kun ilma vajoaa, sen korvaa alhaalta nouseva lämpimämpi ilma., Tämä kiertävä ilma kuljettaa lämpöä pois kaikista jääkaapin esineistä.
Cumulus ja Cumulonimbus Pilviä
kumpupilviä
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
Cumulus ja Cumulonimbus ovat kaksi eri tyyppisiä pilviä, jotka muodostavat ja kasvaa konvektion kautta. Ne muodostuvat voimakkaiden nousevien ilmavirtausten kuljettamasta vesihöyrystä.
koska konvektiopilvet tapaavat muodostua nopeasti ilman nouseviin pylväisiin, ne ovat optisesti tiheitä., Näiden pilvien pienten pisaroiden pinnat hajottavat auringonvaloa enemmän kuin vähemmän tai suurempia pisaroita sisältävät pilvet. Siksi nämä pilvet näyttävät usein tummanharmailta sivuilla kaukana auringosta ja kirkkaanvalkeilta sitä päin olevilla sivuilla.
Lue: 10 Basic Tyyppisiä Pilviä Mukaan Niiden Korkeus Tasoilla
Verenkiertoa
Tyyppi: Pakotettu Konvektio
Ihmiset ja muut nisäkkäät työllistävät konvektio säädellä kehon lämpötilaa., Sydän pumppaa verta kaikkialle elimistöön keskimäärin 5 litraa minuutissa, ja lämpö on tuotettu kehon solut siirretään ilman (tai veden) virtaa yli ihoa.
Jos ihon lämpötila on alhaisempi kuin ympäröivän ilman lämpötila, kehon voitot lämmön konvektio ja johtuminen. Mutta, jos ihon lämpötila on korkeampi, kehon menettää lämpöä konvektiolla ja johtumalla. Pintakudoksissa, joissa verenkierron nopeus on suurempi, lämmönsiirto on pääasiassa konvektiivista.,
Marangoni Vaikutus
Kokeellinen osoitus Marangoni Vaikutus | Wikimedia
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
Marangoni vaikutus on konvektio nesteitä, koska kaltevuus pinnan kireyttä. Pintajännitys riippuu yhdisteiden lämpötilasta tai koostumuksesta. Edellisessä tapauksessa vaikutusta kutsutaan termokapillaariseksi konvektioksi.
pintajännityksen gradientin esiintyminen saa nesteen luonnollisesti virtaamaan pois matalapintajännityksen alueilta., Tämä johtuu siitä, että korkean pintajännityksen omaava neste vetää voimakkaammin läheiseen nesteeseen kuin sellainen, jossa on matala pintajännitys.
Liikkeen Maapallon Vaipan
Koko vaipan konvektio | Wikimedia
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
liikkeen Maapallon kiinteä silikaatti vaipan johtui konvektio virtaukset, jotka kuljettavat lämpöä sisätilojen planeetan pinnalle, kutsutaan Maan konvektio.,
tarkemmin, vaipan konvektio ohjaa kolme keskeistä prosessia:
- lämmönhukkaa ydin (20%)
- Sisäinen lämmitys radioaktiivinen hajoaminen (80%)
- Jäähdytys ylhäältä (uppoaminen litosfäärin laatat)
Se aiheuttaa liikkumista litosfäärin levyjen, pinta vulkaanista toimintaa, magmatismi, maanjäristykset, samoin kuin suurin osa maankuoren ja geologisia prosesseja ilmenee kuori. Lämmöntuotannon vähentyessä planeetta jäähtyy ja lopulta konvektio hidastuu tai pysähtyy kokonaan.,
Lue: 4 Eri Kerrosta Maan päällä | Selitti
Tähdet Ovat Konvektio-Vyöhyke
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
Eri myrskyisä toimintaa, joka tapahtuu sisällä tähti, koska energiaa ulospäin. Kun kaasut lämmittää (koska energia flux syvemmälle tähti) lämpötiloissa, jotka ovat korkeampia kuin ympäröivän kaasun, ne nousevat, laajentaa, ja viileä. Kun ne lämpiävät, ne lakkaavat nousemasta.
Yleisesti, alhainen massa tähdet ovat säteilyvaikutusta ydintä ja konvektiivinen kirjekuoret, ottaa huomioon, että suuri massa tähdet ovat konvektiivisen ydintä ja säteilyvaikutusta kirjekuoret., Auringon konvektioalue on esimerkiksi sisätilojen uloin kerros, joka ulottuu 200 000 kilometrin syvyydestä näkyvälle pinnalle. Tämä tarkoittaa, että energia siirretään konvektiolla tällä alueella.
Accretion Levyjä Mustia Aukkoja
Tyyppi: Luonnollinen Konvektio
Tämä on melko epätavallinen esimerkki, mutta tutkimus-ja simulaatiot osoittavat, että konvektio pölyä ja kaasua esiintyy mustia aukkoja’ accretion levyjä nopeuksilla lähellä, että valon., Yhdistävä liikkeet ovat kehittämä hajoamista voimakas painovoiman ja rotaatio energiat vesijättö virtaa.