14 legjobb példa a konvekcióra egyszerű magyarázattal

14 legjobb példa a konvekcióra egyszerű magyarázattal

mi történik, ha egy tál forró levest hagy az asztalon? Egy idő után hideg lesz a környező levegő hővesztesége miatt. És ezt hívjuk konvekciónak.

háromféle hőátadás létezik: sugárzás, vezetés és konvekció. A sugárzás során a hőt elektromágneses hullámok formájában továbbítják. A vezetésben a hő a fizikailag összekapcsolt testek között halad.,

a konvekció azonban a hőátadás legösszetettebb formája, mivel magában foglalja a molekulák ömlesztett mozgását folyadékokban, például folyadékokban és gázokban. Egyszerűen fogalmazva, a konvekció csak folyadékokban és gázokban történhet.

konvektív hő és tömegátadás (folyadékokban) két mechanizmuson keresztül történik:

  1. diffúzió: a molekulák nettó mozgása egy magasabb koncentrációjú régióból egy alacsonyabb koncentrációjú régióba.
  2. Advection: anyag vagy hő szállítása a folyadék áramának ömlesztett mozgásával.,

egyik folyamat sem zajlik merev szilárd anyagokban. A konvektív hőátadás azonban lágy szilárd anyagokban vagy keverékekben fordulhat elő, ahol a szilárd részecskék egyik helyzetből a másikba utazhatnak.

a konvektív hőátadás két kategóriába sorolható: természetes és kényszerített.

szabad vagy természetes konvekcióban az áramokat csak a folyadék hőmérséklet-származtatott sűrűségi különbségei állítják elő. Míg kényszerített konvekció esetén az áramok külső tényezőnek, például ventilátornak vagy szivattyúnak köszönhetők. Minél gyorsabban mozog a folyadék, annál gyorsabb a konvekció sebessége.,

most, hogy általános elképzelése van arról, hogy valójában mi a konvekció, térjünk át a különböző példákra és alkalmazásokra. Az alábbiakban felsoroltunk rengeteg példát konvektív hőátadás, hogy látod a mindennapi életben.

forrásban lévő víz

Típus: kényszerített konvekció

amikor a vízforralót a tűzhelyre helyezi, alulról melegíti a vizet. Az alsó rész közelében lévő molekulák kinetikus energiát nyernek, és kevésbé sűrűvé válnak., Mivel az alján lévő forró víz kevésbé sűrű, mint a felette lévő hideg víz, a forró víz a felszínre emelkedik, miközben a hideg víz elsüllyed.

az alján lévő hideg víz ezután felforrósodik és kevésbé sűrű, mint a felette lévő víz, így a felszínre emelkedik. A folyamat újra és újra megismétlődik, és mindez a vízforraló alja és teteje közötti hőmérsékletkülönbség miatt történik. A vízmolekulák mozgása konvekciós áram.,

hűtőborda

Típus: kényszerű konvekció

a hűtőborda egy passzív hőcserélő, amely javítja a konvektív hőátadás sebességét. Széles körben használják az elektronikus berendezésekben. Például egy hagyományos CPU / GPU hűtőbordát használ egy ventilátorral együtt, hogy az üzemi hőmérsékletet elfogadható határokon belül tartsa.

általában a hűtőborda egy alapból és egy kifelé húzódó uszonyból áll. Teljesítményét számos tényező befolyásolja, mint például a levegő sebessége, a fin kialakítása, valamint a hűtőborda építéséhez használt anyag.,

Land and Sea Breeze

Image credit: Freepik

Típus: természetes konvekció

a szárazföldi és tengeri szellő kialakulása a konvekció egyik klasszikus példája. A nap felmelegszik mind a szárazföldön, mind a tenger felszínén a nap folyamán. De mivel a föld kevesebb hőelnyelő képességgel rendelkezik, mint a tenger, felszíni hőmérséklete nő, felmelegítve a levegőt körülötte. A meleg (kevésbé sűrű) levegő emelkedni kezd, alacsony nyomás keletkezik.

ugyanakkor nagynyomású terület alakul ki (hideg, sűrű levegővel) a tenger tetején., A nyomáskülönbség miatt a levegő a tengerből a szárazföldre áramlik, a hideg levegőt pedig tengeri szellőnek nevezik.

a folyamat az éjszaka folyamán megfordul. A föld gyorsabban lehűl, mint a tenger, csökkenti a körülötte lévő levegő hőmérsékletét, és nagynyomású helyzetet teremt. Most a hideg levegő áramlik a földről a tengerbe, és ezt hívjuk a szárazföldi szellőnek.

mindkét esetben a hő légmolekulákon keresztül jut át.,

Kéményhatás

Típus: kényszerű konvekció

amikor a levegő áramlik az épületekbe, füstgázkötegekbe vagy más hasonló szerkezetekbe, felhajtóerő miatt kéményhatásnak nevezik. Ez történik a beltéri és kültéri hőmérséklet / nedvesség különbségek miatt. A nagy sűrűségű hideg levegő mindig felemeli az alacsony sűrűségű forró gázokat.

minél magasabb a szerkezet, annál nagyobb a termikus különbség, annál nagyobb a felhajtóerő, így a kéményhatás., Sok felhőkarcoló és hűtőtorony ugyanazt az elvet alkalmazza a természetes szellőzés és beszivárgás elérése érdekében.

konvekciós sütő

a repülőgépgyártó iparban használt ipari konvekciós sütő

típus: kényszerű konvekciós

konvekciós sütők konvekciós mechanizmust használnak az élelmiszerek gyorsabb szakácsához, mint a hagyományos sütők. A rajongók meleg levegőt keringenek az étel körül, ami lehetővé teszi, hogy az étel egyenletesebben szakácsoljon alacsonyabb hőmérsékleten és kevesebb idő alatt., Az ipari konvekciós sütőket számos termék gyártására használják, beleértve a nem élelmiszeripari termékeket is.

jégolvadás

Típus: természetes konvekció

konvekció fontos szerepet játszik a jégvastagság csökkentésének folyamatában. Ahogy meleg levegő fúj a jég felszínén, növeli a jég külső rétegének hőmérsékletét. Minél melegebb a levegő, annál gyorsabban fúj, annál kevesebb idő telik el a jég olvadására.,

Típus: kényszerű konvekció

a radiátor hőenergiát továbbít egyik közegből a másikba. A név ellenére a legtöbb radiátor konvekciót (a termikus sugárzás helyett) használ a hő nagy részének átvitelére. Ezek többnyire használt épületek, autók, elektronika.

egy helyiségfűtési rendszerben például forró víz vagy néha gőz keletkezik a belső tekercsekben. Ahogy a víz felmelegíti a tekercset,a radiátor melletti levegő felmelegszik., Miután a fűtött levegő felemelkedik, hideg levegőt lehet beszívni a radiátoron keresztül alulról. Ez a légáramlás függőleges áramokat generál, amelyek meleg levegőt terjesztenek a helyiségben.

hűtőszekrény

Típus: kényszerű konvekció

a hűtőszekrény egy hőszigetelt rekeszt és egy hőszivattyút tartalmaz, amely a hűtő belsejéből a külső környezetbe mozgatja a hőt. Konvekciót használ, hogy hideg levegőt keringessen az élelmiszer körül.

a fagyasztó rekesz lehűti a levegőt a tetején. Mivel a levegő süllyed, helyébe melegebb levegő emelkedik alulról., Ez a keringő levegő hőt szállít a hűtőszekrény összes eleméből.

Cumulus és Cumulonimbus felhők

Cumulus felhők

Típus: természetes konvekció

Cumulus és Cumulonimbus két különböző típusú felhő, amelyek konvekcióval alakulnak ki és nőnek. Vízgőzből vannak kialakítva, amelyet erős felfelé irányuló légáramok szállítanak.

mivel a konvekciós felhők gyorsan kialakulnak a növekvő légoszlopokban, optikailag sűrűek., Ezekben a felhőkben az apró cseppek felülete jobban szétszórja a napfényt, mint a kevesebb vagy nagyobb cseppeket tartalmazó felhők. Ez az oka annak, hogy ezek a felhők gyakran sötétszürkének tűnnek a naptól távol eső oldalakon, fényes fehér pedig a vele szemben álló oldalakon.

Read: 10 alapvető típusú felhők magasságuk szerint

vérkeringés

Típus: kényszerű konvekció

az emberek és más emlősök konvekciót alkalmaznak a testhőmérséklet szabályozására., A szív átlagosan 5 liter / perc sebességgel szivattyúzza a vért az egész testben,a testsejtek által termelt hő pedig a bőrön átáramló levegőre (vagy vízre) kerül.

Ha a bőr hőmérséklete alacsonyabb, mint a környező levegő hőmérséklete, a test konvekcióval és vezetéssel hőt nyer. De ha a bőr hőmérséklete magasabb, a test konvekcióval és vezetéssel veszít hőt. A felszíni szövetekben, ahol a vérkeringés sebessége magasabb, a hőátadás elsősorban konvektív.,

Marangoni-effektus

Marangoni-effektus | Wikimedia

Típus: természetes konvekció

a Marangoni-effektus a folyadékok konvekciója a felületi feszültség gradiensének következtében. A felületi feszültség a vegyületek hőmérsékletétől vagy összetételétől függ. Az előbbi esetben a hatást termo-kapilláris konvekciónak nevezik.

a felületi feszültség gradiensének jelenléte természetesen a folyadék áramlását okozza az alacsony felületi feszültség régióitól., Ez azért történik, mert a nagy felületi feszültségű folyadék erősebben húz a közeli folyadékra, mint az alacsony felületi feszültséggel.

A Mozgás a Föld Köpenye

Teljes-köpeny konvekciós | Wikimedia

Típus: Természetes Konvekció

a mozgalom A Föld szilárd szilikát köpeny eredményezett konvekciós áramlatok, amelyekhez hőt a belső, hogy a bolygó felszínén, az úgynevezett Föld konvekció.,

pontosabban, a köpeny konvekciót három alapvető folyamat hajtja:

  • a magból származó hőveszteség (20%)
  • a radioaktív bomlásból származó belső fűtés (80%)
  • hűtés felülről (litoszférikus lemezek süllyedése)

a litoszférikus lemezek mozgását, felszíni vulkáni aktivitást, magmatizmust, földrengéseket, valamint a kéregben megnyilvánuló tektonikus és geológiai folyamatok nagy részét okozza. Ahogy a hőtermelés üteme csökken, a bolygó lehűl, végül a konvekció lelassul vagy teljesen leáll.,

Olvassa el: 4 Különböző Rétegek A Föld | Elmagyarázta,

Csillagok Konvekciós Zóna

Típus: Természetes Konvekció

a Különböző turbulens tevékenység, amely belül, a csillag, mert energiát, hogy mozog kifelé. Amikor a gázok felmelegednek (a csillag belsejéből származó energiaáram miatt) a környező gáznál magasabb hőmérsékletre, emelkednek, kitágulnak és lehűlnek. Miután termalizálnak, abbahagyják az emelkedést.

általában az alacsony tömegű csillagok sugárzó magokkal és konvektív borítékokkal rendelkeznek, míg a nagy tömegű csillagok konvektív magokkal és sugárzó borítékokkal rendelkeznek., A nap konvekciós zónája például a belső legkülső réteg, amely 200 000 kilométer mélységtől a látható felületig terjed. Ez azt jelenti, hogy az energiát konvekción keresztül továbbítják ebben a régióban.

fekete lyukak Gyűjtőlemezei

Típus: természetes konvekció

Ez meglehetősen szokatlan példa, de a kutatások és szimulációk azt mutatják, hogy a fekete lyukak felhalmozódó lemezeiben por és gáz konvekció fordul elő a fényhez közeli sebességgel., A kötőszöveti mozgásokat az intenzív gravitációs és forgási energiák eloszlatásával fejlesztik ki az akkumulációs áramlásokban.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük