Конвекция: предаване на топлина във флуиди

Конвекция това е процес на пренос на топлина което се случва чрез вътрешното движение на a течност, като въздух или вода. Конвекцията възниква, когато има температурен градиент в течност. По този начин по-топлите райони на това, които са по-малко плътни от останалите, се движат, пораждайки конвекционни течения нагоре. Останалата част от течността, която е с по-ниска температура, има тенденция да "спада", тъй като нейната плътност е малко по-висока.

Вижсъщо: Три често срещани грешки в термологията

Конвекционно предаване на топлина

Конвекцията причинява големи измествания на атмосферния въздух.

НА конвекция, също известен като конвекциятермична, произтича от тенденцията, която повечето течности проявяват при нагряване: те стават разширяване, ставайки всяко по-малкоплътен. НА разликавплътност прави течността изкачвам се благодарение на действието на силата на плаваемост. Конвективното движение се извършва, докато цялата течност е под него температура.

В допълнение към естествената конвекция, която се получава благодарение на плаваемостта, има и

конвекцияпринуден. При това хладният въздух се изпомпва, докато топлия въздух се движи надолу, точно както когато поставяме вентилатор на тавана за охлаждане на една стая.

За разлика от други процеси на пренос на топлина, при конвекция масово пренасяне, тъй като топлината се предава от движещата се течност. В допълнение към процеса на конвекция има два други процеса на пренос на топлина: проводимост и радиация.

Термичната конвекция може да възникне само в вътре в течност което е обект на действието на земно притегляне, такъв, че плаваемост да можете да „изпомпвате“ по-малко плътната течност нагоре. По време на изкачването си течността има тенденция да отделя топлина на заобикалящата я среда, така че плътността му постепенно да се увеличава, което води до потъването му отново.

Процесът на конвекция може да се наблюдава по време на отопление на вода и също така е един от основните отговорници за изместване на въздушните маси което се случва в земната атмосфера.

Формула за термична конвекция

Формулата, използвана за изчисляване на топлопредаването чрез термична конвекция, е дадена от закона за охлаждане на Нютон. Този закон гласи, че скоростта на топлопреминаване е пряко пропорционална на температурната разлика между тялото и заобикалящата го среда. Разгледайте:

Въпрос: - топлина (J)

T - времеви интервал (и)

Н - коефициент на топлопреминаване (W / m²K)

НА - площ на топлопреминаване (m²)

T_SUP - температура на повърхността на течността (K)

T_AMB - околна температура (K)

В случай на конвекция, коефициентвпрехвърлянетермична (h) е свързано с голям брой променливи, като вискозитет на течността и топлопроводимост. В повечето случаи обаче е възможно да се предположи, че Н е функция, която пряко зависи от разликата в плътността на течността, причинена от нейната термично разширение.

Вижте също: Какво е термично равновесие?

примери за конвекция

Облаците се образуват от конвекцията на водната пара.

Вижте няколко примера:

• Вие нагреватели са инсталирани близо до пода на стаите, тъй като плътността на горещия въздух е по-малка от плътност на студения въздух, което кара въздуха да напусне нагревателя да се повиши, повишавайки температурата на цялото стаята.

• О климатик той е инсталиран отгоре, така че студеният въздух, който впръсква в стаята, има тенденция да се спуска, благодарение на своята плътност.

• Вие изпускателни вентилатори, често срещани на пазарите и складовете, се използват, за да може горещият въздух, който се издига, да циркулира от външната страна на сградите, като ги поддържа хладни.

• О магматичен материал (лава) се движи в мантията на Земята и се изхвърля от вулкани поради конвекционни течения.

• НА слънчева радиация изпарява водата, тази пара се издига и кондензира при достигане на голяма надморска височина, пораждайки дъждовни облаци.

Вижте също: Повърхностно разширение: формула, експеримент, упражнения

проводимост и радиация

Вижте основните характеристики на другите процеси на пренос на топлина:

• Шофиране: възниква, когато има контакт между повърхностите на различни тела и вътре в твърдите частици. В този процес няма пренос на маса, а „контактът“ между интерфейсните молекули, които обменят енергия помежду си. Когато стъпваме върху горещ асфалт или керамичен под, по-голямата част от топлината се предава от процеса на проводимост.

• Радиация: е процесът на пренос на топлина, който се получава при излъчване на електромагнитни вълни, основният от които е инфрачервено. Когато са много горещи, някои тела се нажежават и започват да излъчват видима светлина честоти, близки до червено, жълто и дори синьо, както се случва по време на изгарянето на газ от кухня.

От мен Рафаел Хелерброк