Det konvektion det er en af de tre mekanismer, hvor varme overføres fra et varmere område til et koldere. Det finder sted på grund af bevægelsen af massen af en væske, som kan være en væske eller en gas. Under alle omstændigheder kræves der altid et materialemedium, så denne mekanisme kan finde sted..
Jo hurtigere bevægelsen af den pågældende væske er, jo hurtigere overføres termisk energi mellem zoner med forskellige temperaturer. Dette sker kontinuerligt med atmosfæriske luftmasser: opdrift sikrer, at de varmere og mindre tætte stiger, mens de koldere og tættere stiger ned.
Et eksempel på dette er det lukkede rum i billedet, der straks opdateres, så snart dørene eller vinduerne åbnes, da den varme luft indefra undslipper selv gennem revnerne og giver plads til den friske luft udefra, der forbliver mere under.
Artikelindeks
Konvektion kan være naturlig eller tvunget. I det første tilfælde bevæger væsken sig selv, som når man åbner døren til rummet, mens den i det andet tvinges af en blæser eller en pumpe, for eksempel.
Der kan også være to varianter: diffusion Y advektion. I diffusion bevæger væskemolekylerne sig mere eller mindre tilfældigt, og varmeoverførslen er langsom..
På den anden side bevæger sig i god retning en god mængde væskemasse, som f.eks. Kan opnås ved at tvinge konvektion med en ventilator. Men fordelen ved advektion er, at det er meget hurtigere end diffusion.
En simpel matematisk model for konvektiv varmeoverførsel er Newtons kølingslov. Overvej en varm overflade af område A omgivet af køligere luft, således at temperaturforskellen er lille.
Lad os kalde Q den overførte varme og t tiden. Den hastighed, hvormed varme overføres, er dQ / dt eller afledt af funktionen Q (t) med hensyn til tid.
Da varme er termisk energi, er dens enheder i det internationale system joule (J), derfor kommer overførselshastigheden i joule / sekund, hvilket er watt eller watt (W).
Denne hastighed er direkte proportional med forskellen i temperatur mellem den varme genstand og mediet, betegnet som AT og også til overfladearealet TIL af objektet:
ΔT = Temperatur på objektets overflade - Temperatur væk fra objektet
Konstanten af proportionalitet kaldes h, hvad er han konvektion varmeoverførselskoefficient og bestemmes eksperimentelt. Dens enheder i det internationale system (SI) er W / mto. K, men det er almindeligt at finde det i grader Celsius eller Celsius.
Det er vigtigt at bemærke, at denne koefficient ikke er en fluidegenskab, da den afhænger af flere variabler, såsom overfladenes geometri, fluidets hastighed og andre karakteristika..
Ved at kombinere alle ovenstående antager Newtons kølingslov matematisk denne form:
dQ / dt = hA AT
En person står midt i et rum på 20 ° C, hvorigennem en let brise blæser. Hvad er varmen, som personen overfører til miljøet ved konvektion? Antag, at det eksponerede overfladeareal er 1,6 mto og hudens overfladetemperatur er 29 ºC.
Faktum: konvektionsvarmeoverføringskoefficienten er i dette tilfælde 6 W / mto. ºC
Personen kan overføre varme til luften omkring dem, da den er i bevægelse, når vinden blæser. For at finde overførselshastigheden dQ / dt skal du blot slutte værdierne til Newtons ligning til køling:
dQ / dt = 6 W / mto. ºC x 1,6 mto x (29 ° C - 20 ° C) = 86,4 W.
Det er almindeligt at varme hænderne op ved at bringe dem tæt på et lejrbål eller en varm brødrister, da luften omkring varmekilden igen opvarmes og udvides og stiger, fordi den er mindre tæt. Når den cirkulerer, omslutter denne varme luft hænderne.
Ved kysten er havet koldere end landet, så luften over landet opvarmes og stiger, mens den koldere luft ankommer og lægger sig i det rum, som denne anden efterlader, når den stiger op..
Dette kaldes konvektionscelle Og det er grunden til, at det føles køligere, når du ser ud til havet, og brisen blæser mod dit ansigt på en varm dag. Om natten sker det modsatte, den kølige brise kommer fra land.
Naturlig konvektion forekommer i luften ved de oceaniske kyster gennem den hydrologiske cyklus, hvor vand opvarmes og fordampes takket være solstråling. Den således dannede vanddamp stiger, afkøles og kondenseres til skyer, hvis masser stiger og stiger ved konvektion..
Efterhånden som størrelsen på vanddråberne øges, kommer der et tidspunkt, hvor vandet udfældes i form af regn, fast eller flydende afhængigt af temperaturen..
Når vandet placeres i kedlen eller gryden, opvarmes lagene tættest på bunden først, da flammen eller varmen fra brænderen er tættest. Derefter ekspanderer vandet, og dets densitet falder, derfor stiger det, og det koldere vand indtager sin plads i bunden af beholderen..
På denne måde cirkulerer alle lagene hurtigt, og hele vandmassen varmes op. Dette er et godt eksempel på bevægelse.
Konvektion i luftmasser frembringer sammen med jordens rotationsbevægelse vind, da kold luft bevæger sig og cirkulerer under varm luft, hvilket skaber forskellige strømme kaldet konvektionsstrømme..
Vand opfører sig på samme måde som luften fungerer i atmosfæren. Varmere farvande er næsten altid nær overfladen, mens koldere farvande er dybere.
Det forekommer i den smeltede kerne af det indre af planeten, hvor det kombineres med jordens rotation og genererer elektriske strømme, der giver anledning til jordens magnetfelt..
Stjerner som solen er enorme kugler af gas. Konvektion er en effektiv energitransportmekanisme der, da de gasformige molekyler har tilstrækkelig frihed til at bevæge sig mellem områder af det indre af stjernerne..
Klimaanlægget er placeret tæt på rummets loft, så den afkølede luft, som er tættere, ned og køler tættere på gulvet hurtigt.
Det er en enhed, der muliggør transmission af varme fra en væske til en anden og er princippet om drift af klimaanlæg og kølemekanismer i bilmotoren, for eksempel.
De er lavet ved at kombinere ark af isolerende materiale og tilføje luftbobler indeni.
Også kaldet køletårne, de tjener til at bortskaffe varmen produceret af atomkraftværker, olieraffinaderier og andre forskellige industrielle faciliteter i luften i stedet for til jorden eller vandet.
Endnu ingen kommentarer