The proudění je to jeden ze tří mechanismů, ve kterých se teplo přenáší z teplejší oblasti do chladnější. Dochází k němu kvůli pohybu hmoty tekutiny, kterou může být kapalina nebo plyn. V každém případě je vždy nutné materiální médium, aby mohl tento mechanismus proběhnout..
Čím rychlejší je pohyb dané tekutiny, tím rychlejší je přenos tepelné energie mezi zónami různých teplot. K tomu dochází nepřetržitě u atmosférických vzduchových hmot: vztlak zajišťuje, že ty teplejší a méně husté stoupají, zatímco chladnější a hustší klesají.
Příkladem toho je uzavřená místnost v obraze, která se okamžitě osvěží, jakmile se otevřou dveře nebo okna, protože horký vzduch zevnitř uniká i přes trhliny a uvolňuje čerstvý vzduch zvenčí, který zůstává více.
Rejstřík článků
Konvekce může být přirozená nebo vynucená. V prvním případě se kapalina pohybuje sama, jako při otevírání dveří v místnosti, zatímco ve druhém je například nucena ventilátorem nebo čerpadlem.
Mohou existovat také dvě varianty: difúze Y advekce. Při difúzi se molekuly tekutiny pohybují víceméně náhodně a přenos tepla je pomalý..
Na druhou stranu se při advekci pohybuje dobré množství tekuté hmoty, čehož lze dosáhnout například nuceným prouděním pomocí ventilátoru. Výhodou advekce však je, že je mnohem rychlejší než difúze.
Jednoduchým matematickým modelem konvekčního přenosu tepla je Newtonův zákon chlazení. Vezměte v úvahu horký povrch oblasti A, obklopený chladnějším vzduchem, takže teplotní rozdíl je malý.
Říkejme Q přenesené teplo at čas. Rychlost přenosu tepla je dQ / dt nebo odvozená od funkce Q (t) s ohledem na čas.
Protože teplo je tepelná energie, jeho jednotkami v mezinárodním systému jsou jouly (J), proto přenosová rychlost přichází v joulech za sekundu, což jsou watty nebo watty (W).
Tato rychlost je přímo úměrná rozdílu teplot mezi horkým objektem a médiem, označená jako ΔT a také na povrchovou plochu NA objektu:
ΔT = Teplota na povrchu objektu - Teplota mimo objekt
Konstanta proporcionality se nazývá h, co je zač součinitel přestupu tepla konvekcí a je stanovena experimentálně. Jeho jednotky v mezinárodním systému (SI) jsou W / mdva. K, ale je běžné ji najít ve stupních Celsia nebo Celsia.
Je důležité si uvědomit, že tento koeficient není vlastností kapaliny, protože závisí na několika proměnných, jako je geometrie povrchu, rychlost kapaliny a další charakteristiky..
Spojením všech výše uvedených způsobů má Newtonův zákon chlazení tuto formu:
dQ / dt = hA ΔT
Osoba stojí uprostřed místnosti o teplotě 20 ° C, kterou fouká mírný vánek. Jaká je rychlost tepla, které osoba přenáší do prostředí konvekcí? Předpokládejme, že exponovaná povrchová plocha je 1,6 mdva a povrchová teplota pokožky je 29 ° C.
Skutečnost: koeficient konvekčního přenosu tepla je v tomto případě 6 W / mdva. ºC
Osoba může přenášet teplo na vzduch kolem sebe, protože je v pohybu, když fouká vánek. Chcete-li zjistit přenosovou rychlost dQ / dt, jednoduše připojte hodnoty do Newtonovy rovnice pro chlazení:
dQ / dt = 6 W / mdva. ºC x 1,6 mdva x (29 ° C - 20 ° C) = 86,4 W..
Je běžné zahřát ruce tím, že je přiblížíte k táboráku nebo horkému toustovači, protože vzduch obklopující zdroj tepla se zase ohřívá a rozpíná, protože stoupá, protože je méně hustý. Jak cirkuluje, tento teplý vzduch obklopuje a zahřívá ruce.
Na pobřeží je moře chladnější než pevnina, takže se vzduch nad pevninou ohřívá a stoupá, zatímco chladnější vzduch přichází a usazuje se při vzestupu v prostoru, který zbyl..
Tomu se říká konvekční cela A to je důvod, proč se cítíte chladněji, když se díváte na moře a vánek vám v horkém dni fouká do tváře. V noci se stane pravý opak, chladný vánek přichází ze země.
Přirozená konvekce nastává ve vzduchu oceánských pobřeží prostřednictvím hydrologického cyklu, ve kterém se díky slunečnímu záření ohřívá a odpařuje voda. Takto vytvořená vodní pára stoupá, ochlazuje a kondenzuje do mraků, jejichž masy konvekcí rostou a stoupají..
Jak se velikost kapiček vody zvyšuje, přichází čas, kdy se voda vysráží ve formě deště, pevné nebo kapalné, v závislosti na teplotě..
Když je voda umístěna do konvice nebo kastrolu, nejdříve se ohřejí vrstvy nejblíže ke dnu, protože plamen nebo teplo z hořáku je nejblíže. Poté se voda roztahuje a její hustota klesá, proto stoupá a chladnější voda zaujímá své místo na dně nádoby..
Tímto způsobem všechny vrstvy rychle cirkulují a celé tělo vody se ohřívá. Toto je dobrý příklad podpory.
Konvekce ve vzduchových masách spolu s rotačním pohybem Země produkuje větry, protože studený vzduch se pohybuje a cirkuluje pod horkým vzduchem a vytváří různé proudy zvané konvekční proudy..
Voda se chová podobně jako vzduch v atmosféře. Teplejší vody jsou téměř vždy blízko povrchu, zatímco chladnější vody jsou hlubší.
Vyskytuje se v roztaveném jádru vnitřku planety, kde se kombinuje s rotací Země a generuje elektrické proudy, které vyvolávají magnetické pole Země..
Hvězdy jako Slunce jsou obrovské sféry plynu. Konvekce je účinným mechanismem přenosu energie, protože plynné molekuly mají dostatek volnosti pro pohyb mezi oblastmi vnitřku hvězd..
Klimatizační jednotka je umístěna blízko stropu místností, takže chlazený vzduch, který je hustší, rychle klesá a ochlazuje blíže k podlaze.
Jedná se o zařízení, které umožňuje přenos tepla z jedné kapaliny do druhé a je principem fungování klimatizačních a chladicích mechanismů motoru automobilu, například.
Jsou vyrobeny kombinací listů izolačního materiálu a přidáním vzduchových bublin dovnitř.
Také se nazývají chladicí věže, slouží k odvádění tepla produkovaného jadernými elektrárnami, ropnými rafinériemi a jinými různými průmyslovými zařízeními do vzduchu, nikoli do země nebo do vody.
Zatím žádné komentáře