ce se întâmplă când lăsați un castron de supă fierbinte pe o masă? Se răcește după ceva timp din cauza pierderii de căldură în aerul din jur. Și asta este (transferul de căldură) ceea ce numim convecție.există trei tipuri de transfer de căldură: radiație, conducere și convecție. În radiații, căldura este transferată sub formă de unde electromagnetice. În conducere, căldura călătorește între corpuri care sunt conectate fizic.,cu toate acestea, convecția este cea mai complexă formă de transfer de căldură, deoarece implică mișcarea în vrac a moleculelor în fluide, cum ar fi lichidele și gazele. În termeni simpli, convecția se poate întâmpla numai în lichide și gaze.căldura convectivă și transferul de masă (în fluide) au loc prin două mecanisme:
- difuzie: mișcarea netă a moleculelor dintr-o regiune cu concentrație mai mare într-o regiune cu concentrație mai mică.
- advecție: transportul materiei sau căldurii prin mișcarea în vrac a curenților în fluid.,niciunul dintre procese nu are loc în solide rigide. Cu toate acestea, transferul de căldură convectiv poate avea loc în solide moi sau amestecuri în care particulele solide pot călători dintr-o poziție în alta.transferul de căldură convectiv poate fi împărțit în două categorii: natural și forțat.în convecția liberă sau naturală, curenții sunt produși numai prin diferențele de densitate derivate din temperatură în fluid. În timp ce, în convecția forțată, curenții se datorează unui factor extern, cum ar fi un ventilator sau o pompă. Cu cât fluidul se mișcă mai repede, cu atât viteza de convecție este mai rapidă.,acum, că aveți o idee generală despre ceea ce convecție este de fapt să trecem la diferitele exemple și aplicații. Mai jos am enumerat o mulțime de exemple de transfer de căldură convectiv pe care le vedeți în viața de zi cu zi.
apă fierbinte
tip: convecție forțată
când puneți fierbătorul pe aragaz, acesta încălzește apa de jos. Moleculele din apropierea fundului câștigă energie cinetică și devin mai puțin dense., Deoarece apa caldă din partea de jos este mai puțin densă decât apa rece de deasupra ei, apa caldă începe să se ridice la suprafață în timp ce apa rece se scufundă.apa rece din partea de jos devine apoi fierbinte și mai puțin densă decât apa de deasupra ei, astfel încât se ridică la suprafață. Procesul se repetă din nou și din nou și totul se întâmplă din cauza diferenței de temperatură dintre partea inferioară și cea superioară a fierbătorului. Mișcările moleculelor de apă sunt curenți de convecție.,
radiator
tip: convecție forțată
radiatorul este un schimbător de căldură pasiv care îmbunătățește rata transferului de căldură convectiv. Acesta este utilizat pe scară largă în echipamente electronice. De exemplu, un procesor/GPU convențional utilizează un radiator împreună cu un ventilator pentru a menține temperatura de funcționare în limite tolerabile.în general, un radiator constă dintr-o bază și aripioare care se extind spre exterior. Performanța sa este afectată de diverși factori, cum ar fi viteza aerului, designul aripioarelor și materialul utilizat pentru construirea radiatorului.,
Terenuri și Briza Mării
Imagine de credit: FreepikTip: Convectie Naturala
formarea de teren și briza mării este unul dintre exemplele clasice de convecție. Soarele încălzește atât suprafața terestră, cât și cea a mării în timpul zilei. Dar, deoarece Pământul are o capacitate mai mică de absorbție a căldurii decât Marea, temperatura suprafeței sale crește, încălzind aerul din jurul său. Aerul cald (mai puțin dens) începe să crească și se creează o presiune scăzută.în același timp, se dezvoltă o zonă de înaltă presiune (cu aer rece și dens) peste vârful mării., Datorită diferenței de presiune, aerul curge de la mare la pământ, iar aerul rece care vine se numește briza mării.
procesul este inversat în timpul nopții. Pământul se răcește mai repede decât Marea, scăzând temperatura aerului din jurul său și creând o situație de înaltă presiune. Acum, aerul rece curge de la pământ la mare, și aceasta este ceea ce noi numim Briza terestră.în ambele cazuri, transferul de căldură prin moleculele de aer.,
efectul coșului de fum
tip: convecție forțată
când aerul curge în și din clădiri, stive de gaze arse sau alte structuri similare, datorită flotabilității, se numește efect de coș. Se întâmplă din cauza diferențelor de temperatură/umiditate din interior și exterior. Aerul rece de înaltă densitate împinge întotdeauna gazele fierbinți de joasă densitate.cu cât structura este mai înaltă și diferența termică este mai mare, cu atât forța de flotabilitate este mai mare și, prin urmare, efectul coșului de fum., Mulți zgârie-nori și turnuri de răcire utilizează același principiu pentru a obține ventilație naturală și infiltrare.
Cuptor Convectie
industrială cuptor cu convecție utilizate în avion industria prelucrătoare Tip: Convectie Fortata
cuptoare de Convecție utilizarea convecție mecanism pentru a găti alimente mai rapid decat cuptoarele conventionale. Ei au ventilatoare să circule aer cald în jurul alimentelor, ceea ce permite alimentelor să gătească mai uniform la temperaturi mai scăzute și în mai puțin timp., Cuptoarele cu convecție industrială sunt utilizate pentru fabricarea multor produse, inclusiv produse nealimentare.
topirea gheții
tip: convecție naturală
convecția joacă un rol major în procesul de reducere a grosimii gheții. Pe măsură ce aerul cald suflă peste suprafața gheții, crește temperatura stratului exterior al gheții. Cu cât aerul este mai fierbinte și cu cât suflă mai repede, cu atât mai puțin timp va dura gheața pentru a se topi.,
Radiator
tip: convecție forțată
un Radiator transferă energia termică de la un mediu la altul. În ciuda numelui, majoritatea radiatoarelor folosesc convecție (în loc de radiații termice) pentru a transfera cea mai mare parte a căldurii. Acestea sunt utilizate mai ales în clădiri, automobile și electronice.într-un sistem de încălzire a încăperii, de exemplu, în bobinele interne se generează apă caldă sau uneori abur. Pe măsură ce apa încălzește bobina, aerul de lângă radiator se încălzește și se ridică., Odată ce aerul încălzit se ridică, aerul rece poate fi tras în și prin radiator de dedesubt. Acest flux de aer generează curenți verticali care distribuie aer cald în întreaga cameră.
Frigider
Tip: Convectie Fortata
Un frigider conține un compartiment izolat termic și o pompă de căldură care se mișcă de căldură din interiorul frigider la mediul său extern. Folosește convecția pentru a circula aerul rece în jurul alimentelor.compartimentul congelator răcește aerul în partea superioară. Pe măsură ce aerul se scufundă, acesta este înlocuit cu aer mai cald care se ridică de jos., Acest aer circulant îndepărtează căldura de la toate articolele din frigider.
Cumulus și Cumulonimbus Nori
Cumulus noriTip: Convectie Naturala
Cumulus și Cumulonimbus sunt două tipuri diferite de nori care formează și cresc prin convecție. Ele sunt formate din vapori de apă purtați de curenți puternici de aer ascendenți.deoarece norii de convecție tind să se formeze rapid în coloanele de aer în creștere, ei sunt densi optic., Suprafețele picăturilor minuscule din acești nori împrăștie lumina soarelui mai mult decât norii care conțin picături mai puține sau mai mari. Acesta este motivul pentru care acești nori arată adesea gri închis pe părțile laterale departe de soare și alb strălucitor pe părțile laterale orientate spre el.
Citeste: 10 Tipuri de Bază de Nori în Funcție De Nivelul de Altitudine
Circulația Sângelui
Tip: Convectie Fortata
Oamenii și alte mamifere folosesc convecție pentru a regla temperatura corpului., Inima pompează sângele în tot corpul la o rată medie de 5 litri pe minut, iar căldura produsă de celulele corpului este transferată în aer (sau apă) care curge peste piele.dacă temperatura pielii este mai mică decât cea a temperaturii aerului din jur, corpul câștigă căldură prin convecție și conducere. Dar, dacă temperatura pielii este mai mare, corpul pierde căldură prin convecție și conducere. În țesuturile de suprafață, unde rata de circulație a sângelui este mai mare, transferul de căldură este în principal convectiv.,
Efect Marangoni
demonstrație Experimentală de Efect Marangoni | WikimediaTip: Convectie Naturala
efect Marangoni este convecție de lichide datorită unui gradient de tensiune superficială. Tensiunea superficială depinde de temperatura sau compoziția compușilor. În primul caz, efectul se numește convecție termo-capilară.prezența unui gradient în tensiunea superficială determină în mod natural lichidul să curgă departe de regiunile cu tensiune superficială scăzută., Acest lucru se întâmplă deoarece lichidul cu o tensiune superficială ridicată trage mai puternic pe lichidul din apropiere decât unul cu tensiune superficială scăzută.
Mișcare a scoarței terestre
Tot-de convecție din manta | WikimediaTip: Convectie Naturala
mișcarea Pământului solid silicat manta dus de curenți de convecție, care transporta caldura de la interior la suprafața planetei, este numit Pământ convecție.,
Mai exact, manta convectie este determinată de trei procese fundamentale:
- pierderea de Căldură de bază (20%)
- Interne de încălzire de la dezintegrare radioactivă (80%)
- de Răcire de mai sus (scufundarea de plăci litosferice)
provoacă mișcări de plăci litosferice, suprafata activitatea vulcanică, magmatism, cutremure, precum și cele mai multe dintre tectonice și procesele geologice manifestă în crustă. Pe măsură ce rata de producere a căldurii se reduce, planeta se răcește și, în cele din urmă, convecția încetinește sau se oprește cu totul.,
Citeste: 4 Diferite Straturi Ale Pământului | Explicat
Stelele Au Zona de Convectie
Tip: Convectie Naturala
Diverse turbulent activități, care au loc în stele, că energia să se miște spre exterior. Când gazele se încălzesc (datorită fluxului de energie din interiorul stelei) la temperaturi mai mari decât gazul din jur, ele cresc, se extind și se răcesc. Odată ce se încălzesc, se opresc în creștere.în general, stelele cu masă mică au nuclee radiative și înfășurători convectivi, în timp ce stelele cu masă mare au nuclee convective și înfășurători radiativi., Zona de convecție a soarelui, de exemplu, este stratul exterior al interiorului, care se extinde de la o adâncime de 200.000 de kilometri până la suprafața vizibilă. Aceasta înseamnă că energia este transferată prin convecție în această regiune.
discuri de acumulare a găurilor negre
tip: convecție naturală
acesta este un exemplu destul de neobișnuit, dar cercetările și simulările arată că convecția de praf și gaz are loc în discurile de acumulare ale găurilor negre la viteze apropiate de cea a luminii., Mișcările conjunctive sunt dezvoltate prin disiparea energiilor gravitaționale și rotative intense în fluxurile de acumulare.