A konvekció jelensége és a konvekció példái
Ha a kezét közelebb hozza a mellékelt izzóhozvagy tenyerét egy forró lemez fölé helyezve, akkor érezheti a meleg levegőáramlás mozgását. Ugyanez a hatás figyelhető meg egy nyitott lángon elhelyezett papírlap lengése esetén. Mindkét hatás konvekcióval magyarázható.
Mi ez?
A konvekciós jelenség ahideg anyaggal, amikor forró tömegekkel érintkezik. Ilyen körülmények között a fűtött anyag elveszíti sűrűségét és könnyebbé válik a környező hideg térhez képest. Pontosabban, a jelenség ezen jellemzője megfelel a hőáramlás mozgásának, amikor a víz felmelegszik.
A molekulák ellentétes irányú mozgásaa fűtés hatása alatt - ez a konvekció alapja. A sugárzás, a hővezetés hasonló folyamatok, de elsősorban a hőenergiának a szilárd anyagok átadására vonatkoznak.
Fényes példák a konvekcióra - mozgó meleglevegő a szoba közepén radiátorokkal, amikor a fűtött áramlások a mennyezetre mozognak, és a hideg levegő a padló felszínére leereszkedik. Ezért, amikor a fűtés a szoba tetején van bekapcsolva, a levegő érzékelhetően melegebb, mint a szoba alsó része.
Archimédesi törvény és a fizikai testek hőtágulása
Megérteni, milyen természetesa konvekció elegendő a folyamatnak az Archimedes-törvény hatása és a testek tágulásának a hősugárzás hatására történő feltárása által. Tehát a törvény szerint a hőmérséklet növekedése szükségszerűen növeli a folyadék mennyiségét. A tartályokban alulról felmelegített folyadék magasabb, és a nagyobb sűrűségű nedvesség alacsonyabb. A fentről történő melegítés esetén a helyükön többé-kevésbé sűrű folyadékok maradnak, mely esetben semmilyen jelenség nem fordul elő.
A koncepció kialakulása
A konvekció kifejezést először William Prut, az angol tudós 1834-ben javasolta. A termikus masszák elmozdulását melegített, mozgó folyadékokban írják le.
A jelenség első elméleti vizsgálataA konvekció csak 1916-ban kezdődött. A kísérletek során megállapítást nyert, hogy az alulról felmelegített folyadékokból történő diffúzióból a konvekcióba való átmenet akkor következik be, amikor bizonyos kritikus hőmérsékleti értékeket elérnek. Később ezt az értéket "Roel number" -ként definiálták. Annyira elnevezték a kutatót, aki tanulmányozta. A kísérletek eredményei lehetővé tették a hőáramlás mozgásának magyarázatát Archimedes erők hatása alatt.
A konvekció típusai
A konvekció nem lehetséges, ha a szilárd anyagokat felmelegítik. Mindent hibáztatnak egy erős kölcsönös vonzerőért a szilárd részecskék vibrációjával. A szilárd testek felmelegedése következtében konvekció és sugárzás nem fordul elő. A termikus vezetőképesség helyettesíti ezeket a jelenségeket az ilyen testekben, és elősegíti a hőenergia átadását.
Egy külön nézet az úgynevezettkapilláris konvekció. A folyadékok folyadékáramlása során a cseppeken keresztül hőmérséklet csökken. Természetes körülmények között az ilyen konvekció jelentősége, a természetes és a kényszerűség mellett, lényegtelen. Ugyanakkor az űrtechnológiában a kapilláris konvekció, a sugárzás és az anyagok hővezető képessége nagyon jelentős tényezővé válik. Még a legsúlyosabb konvektív mozgások a súlytalanság állapotában nehézségekbe ütköznek bizonyos technikai problémák megvalósításában.
Konvekció a földkéreg rétegeiben
A konvekció folyamata elválaszthatatlanul kapcsolódika földkéreg vastagságában lévő gáznemű anyagok természetes képződése. Tekintsük a gömböt több koncentrikus rétegből álló gömbként. A közepén egy hatalmas forró mag, amely nagy sűrűségű folyékony tömeg, vas-, nikkel- és más fémekkel.
A föld magja körül a rétegeklithosphere és semi-liquid köpeny. A földgömb felső rétege közvetlenül a földkéreg. A litoszféra olyan egyedi lemezekből áll, amelyek szabad mozgásban vannak, és a folyadék köpeny felszínén mozognak. A köpeny és a kőzet különböző részei egyenetlen melegítésénél, amelyek különböző összetételük és sűrűségük között különböznek, konvektív áramok képződnek. Az ilyen áramlások hatására az óceán emelet természetes átalakulása és a csapágy kontinensek mozgása van.
A konvekció különbségei a hővezetéstől
A termikus vezetőképességet érteni kellA fizikai testek képesek átadni a hő atom- és molekuláris vegyületek mozgásán keresztül. A fémek kiváló hővezetők, mivel molekuláik egymástól elválaszthatatlanul érintkeznek egymással. Éppen ellenkezőleg, a gáznemű és illékony anyagok rossz hővezetőként hatnak.
Hogyan alakul ki a konvekció? A folyamat fizikája az anyagmolekulák szabad mozgásának köszönhetően a hőátadáson alapul. Ezzel szemben a hővezető képesség kizárólag a fizikai test alkotórészei közötti energiaátadásból áll. Mindkét folyamat azonban nem lehetséges az anyag részecskéinek jelenléte nélkül.
Példák a jelenségre
A hűtőszekrény hátulján találhatóA rács egy olyan elem szerepét játssza, amely hozzájárul a gázkompresszió során az egység kompresszorában keletkezett meleg levegő eltávolításához. A hűtőrács konvektív mechanizmusokon alapul. Éppen ezért nem ajánlott a hűtőszekrény mögötti helyet zavarni. Végtére is, csak ebben az esetben a hűtés nehézségek nélkül megy végbe.
A konvekció további példái megfigyeléssel láthatókOlyan természetes jelenségre, mint a szél mozgása. A száraz kontinens felmelegedése és a terepen történő hűtés súlyosabb körülmények között a légáramlás elkezd eltolni egymást, ami mozgásukhoz, valamint a nedvesség és az energia mozgásához vezet.
A konvekció megakadályozta a madarak lebegésének lehetőségét ésvitorlázó. A kevésbé sűrű és melegebb levegőtömbök egyenetlen melegítéssel a Föld felszínén felemelkedő áramlások kialakulásához vezetnek, ami hozzájárul a szárnyalás folyamatához. A maximális távolságok leküzdésére az energia és energia költsége nélkül a madaraknak hasonló áramlási képességet kell biztosítaniuk.
A konvekció jó példái a füstképződéskémények és vulkáni kráterek. A füst felemelése magasabb hőmérsékleten és alacsonyabb sűrűségen alapul, mint a környezet. Hűtés közben a füst fokozatosan a légkör alsó rétegeibe települ. Ezért az ipari csövek, amelyeken keresztül a káros anyagok szabadulnak fel a légkörbe, a lehető legmagasabb szintre kerülnek.
A konvekció természetének és technikájának leggyakoribb példái
A természetben, életben és technológiában megfigyelhető legegyszerűbb, érthető példák közül meg kell jegyezni:
- a légáramok mozgása a hazai radiátorok működése során;
- felhők képzése és mozgása;
- a szél, a monsun és a szellő folyamata;
- a tektonikus földdelemserek elmozdulása;
- olyan folyamatok, amelyek szabad gáztermeléshez vezetnek.
főzés
A konvekció jelensége egyre inkább bekövetkezikmodern háztartási készülékek, különösen sütőkben. A konvekcióval ellátott gáztartály különböző edényekben egyidejűleg különféle szinten különböző hőmérsékleteken főz. Ugyanakkor az ízek és a szagok keveredése teljesen kizárt.
Levegőfűtés hagyományos sütőbenEgyetlen égő működtetése alapján, ami egyenetlen hőeloszláshoz vezet. A forró levegő áramlások célzott mozgatásának köszönhetően egy speciális ventilátor segítségével a konvekciós kemencében lévő edények lédúsabbak, jobban pörkölnek. Az ilyen készülékek gyorsan felmelegednek, ami lehetővé teszi, hogy csökkentse a főzéshez szükséges időt.
Természetesen a háziasszonyoknak, akik főzneksütő csak évente néhányszor, a konvekció funkcióval rendelkező háztartási készülék nem nevezhető elsődleges szükségletnek. Azonban azok számára, akik nem élhetnek kulináris kísérletek nélkül, egy ilyen eszköz egyszerűen pótolhatatlan a konyhában.
Reméljük, hogy a bemutatott anyag hasznos volt számodra. Minden a legjobb!
</ p>
