De konvektionsvärmeöverföring Det sker genom rörelse av en vätska, som kan vara en gas eller en vätska. När densiteten minskar med ökande temperatur stiger de varmare vätskemassorna medan de svalare delarna faller. På detta sätt produceras en massrörelse av vätska, genom vilken värme transporteras från ena sidan till den andra..
Detta är den egenskap som skiljer konvektion från ledning och strålning, för vid konvektion finns det alltid en nettoförskjutning av massor. Å andra sidan kräver strålning inte att ett materialmedium förökar sig självt och när det gäller överföring genom ledning beror det på successiva kollisioner mellan atomer och molekyler, utan materiell rörelse..
Men på atmosfärens nivå och haven är det lätt att förskjutningar av stora luftmassor och vatten inträffar. Det är därför konvektion är den dominerande energioverföringsmekanismen i dessa medier, och det är den som i hög grad bestämmer jordens klimat..
I ett hemkök kan du se värmeöverföringsmekanismer på nära håll. Lägg bara vatten för att värma upp i en kastrull. Den del av vätskan som är närmast brännarens flamma värms upp, densiteten minskar och den stiger. Dess plats tas av kallare vatten som sjunker till botten av potten..
Artikelindex
När en del vätska värms upp rör sig dess molekyler snabbare och bort från varandra. Av denna anledning blir vätskan vid högre temperatur mindre tät och kan stiga genom flytning och bär värmen med sig..
Sedan upptar en svalare vätskemassa den plats som dessa stigande molekyler lämnar och detta kontinuerliga växel genererar samtalen konvektionsströmmar.
Detta kan uppnås på två sätt: genom naturlig (fri) konvektion eller genom tvungen konvektion. Båda formerna av konvektion finns också i centrala värmesystem eller i solkraftverk..
Vad var och en består av förklaras nedan:
I denna mekanism strömmar värme bara tack vare det faktum att temperaturskillnaden för vätskan i fråga, i närvaro av jordens tyngdkraft, ger en förändring i densitet, vilket får den hetaste delen att flyta upp och de svalare delarna sjunker. Utan tyngdkraften finns ingen naturlig konvektion.
Det finns ett enkelt experiment i laboratoriet som låter dig visualisera dessa strömmar av naturlig konvektion när de bildas i vatten.
Ett glasrör böjt i en kvadratisk eller rektangulär form och ett färgämne som synliggör uppdrag är nödvändigt. Detta är vanligtvis kaliumpermanganat, som fläckar vattnet lila eller droppar av någon form av bläck.
Nu värms ett av rörets nedre hörn och densiteten hos den del av vattnet strax ovanför lågan minskar och stiger och ersätts av en del kallare vatten..
Denna process med kontinuerligt utbyte mellan varmt och kallt vatten genererar en konvektionsström i moturs riktning, vilket observeras tack vare det violetta färgämnet, som visas i figuren ovan.
Vätskan kan också tvingas cirkulera för att överföra värme istället för att tillåta konvektionsströmmar naturligt på grund av skillnaden i densiteter..
När konvektion sker tack vare externt medium som driver vätskan, såsom en fläkt eller en pump, är det tvungen konvektion. Vätskan kan tvingas strömma genom ett rör, som i centralvärmessystemen i hus, kylaren i en bil eller i ett mer öppet utrymme, tack vare en fläkt av blad.
Centralvärmesystemet i ett hus använder sig av konvektionsvärmeöverföring i vatten.
För detta måste varmt vatten cirkuleras genom rör under golvet, från en central panna. På detta sätt överför vattnet värme till värmeelementen eller värmare och från dessa övergår värmen till rummen medan det kalla vattnet återgår till värmepannan för att upprepa cykeln..
Som man kan se finns både naturlig och tvungen konvektion i centralvärmemekanismen..
Värmekällor som radiatorer värmer luften runt dem och den stiger, medan luften uppifrån sjunker och genererar konvektiva luftströmmar i det uppvärmda rummet.
Varje gång maten kokas i vatten eller blötläggs i olja för stekning, kokas den av konvektionsöverförd värme.
Vid pasteurisering värms mjölk och andra flytande livsmedel upp till höga temperaturer under vissa tidsperioder, beroende på vilken pastöriseringsvariant som används. Detta görs för att eliminera bakterier och öka produktens hållbarhet..
Konvektion är den viktigaste värmeöverföringsmekanismen i dessa fall, även om andra mekanismer, såsom ledning, inte utesluts..
Konvektionsströmmar i atmosfären orsakar vindarna. Dessa strömmar bildas på grund av många faktorer, inklusive det faktum att jordens yta värms ojämnt..
Till exempel under dagen värms stranden upp mer än havsvatten, så flytkraften får luften över stranden att stiga och den svalare luften, som kommer från havet, tar sin plats..
Men på natten sker processen i omvänd ordning, eftersom stranden förlorar värmen snabbare än vattnet och den varmare luften riktas mot havet. Det är därför som vid en natteld på stranden rör sig röken mot havet, medan om elden görs under dagen rör sig rök mot land.
Jorden består av lager och kärnan har ett yttre högtemperaturskikt som inte stelnar. Rörelsen på planeten skapar konvektionsströmmar i denna vätska, som tros vara ansvarig för jordens magnetfält..
Magnetfält beror på närvaron av rörliga elektriska laddningar. Jonerna och laddade partiklarna som finns i den yttre kärnan kan generera detta fält, eftersom planetrörelser gör att dessa partiklar beter sig på samma sätt som små strömslingor (slutna kretsar)..
Forskare har hittat en korrelation mellan magnetfältets intensitet och planetens rotation. Man tror att det svaga magnetfältet i Venus beror på att dess rotationshastighet är långsammare än Jupiters, vars magnetfält är mycket mer intensivt.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.