Prenos tepla konvekcie (s príkladmi)

Ten Prenos tepla konvekciou Vyskytuje sa pohybom tekutiny, ktorá môže byť plyn alebo kvapalina. Keď sa hustota znižuje, keď sa teplota zvyšuje, najhorúcejšie hmoty tekutín stúpajú, zatiaľ čo najchladnejšie časti klesajú. Týmto spôsobom dochádza k pohybu tekutiny, prostredníctvom ktorého sa teplo prepravuje z jedného miesta na druhé.

Toto je charakteristika, ktorá rozlišuje konvekciu jazdy a žiarenia, pretože pri konvekcii vždy existuje čistý posun. Na druhej strane, žiarenie nepotrebuje materiálne médium na šírenie a z hľadiska prenosu hnacieho prenosu, je to kvôli postupným zrážkam medzi atómami a molekulami bez čistého pohybu hmoty.

Avšak na úrovni atmosféry a oceánov je ľahké vyskytnúť posuny veľkých vzduchových a vodných hmôt. Preto konvekcia je prevažný mechanizmus prenosu energie v týchto médiách a je to mechanizmus, ktorý do značnej miery určuje podnebie Zeme.

V domácej kuchyni môžete dôkladne vidieť mechanizmy prenosu tepla. Stačí vložiť vodu na zahriatie do panvice. Časť tekutiny, ktorá je najbližšia k plameňa Hornilla, sa zahrieva, jej hustota klesá a stúpa. Jeho miesto je obsadené chladnejšou vodou, ktorá zostupuje na dno hrnca.

[TOC]

Typy konvekcie

Keď sa zohrieva kvapalina, jej molekuly sa pohybujú rýchlejšie a odchádzajú sa od seba. Z tohto dôvodu sa tekutina pri vyššej teplote stáva menej hustá a je schopná vystúpiť flotáciou, pričom sa so sebou nesie teplo.

Potom chladnejšia hmota tekutiny zaberá miesto, ktoré zanechal tieto stúpajúce molekuly a táto nepretržitá výmena generuje hovory konvekčné prúdy.

To sa dá dosiahnuť dvoma spôsobmi: prírodnou (voľnou) konvekciou alebo nútenou konvekciou. Podobne sú obe formy konvekcie prítomné v centrálnych vykurovacích systémoch alebo solárnych elektrárňach.

Môže vám slúžiť: Biofyzika: História, aké štúdie, aplikácie, koncepty, metódy

Ďalej sa každý pozostáva z:

Prirodzená a nútená konvekcia

V tomto mechanizme tepla tečie iba vďaka skutočnosti, že teplotný rozdiel v danej tekutine. Bez gravitácie neexistuje prirodzená konvekcia.

V laboratóriu je jednoduchý experiment, ktorý umožňuje vizualizáciu týchto prírodných prúdových prúdov, keď sa tvoria vo vode.

Vyžaduje sa zložené sklenené potrubie v štvorcovom alebo obdĺžnikovom tvare a farbive, ktoré zviditeľňujú stúpajúce prúdy. Toto je zvyčajne draslík permanganát, ktorý farbí fialovú vodu alebo kvapky nejakého atramentu.

Teraz jeden z dolných rohov potrubia a hustota vody, ktorá je len na plameň.

Jednoduchý experiment na ilustráciu toho, ako sa konvekčné prúdy tvoria vo vode. Zdroj: f. Zapata.

Tento kontinuálny výmenný proces medzi studenou a horúcou vodou vytvára konvekčný prúd v rozpore s hodinami, ktorý sa pozoruje vďaka fialovému farbivu, ako je to znázornené na hornom obrázku.

Kvapalina na cirkuláciu môže byť tiež prinútená prenášať teplo, namiesto toho, aby nechala konverečné prúdy prirodzene vyskytovať kvôli rozdielu v hustotách.

Keď nastane konvekcia vďaka vonkajším prostriedkom, ktorá poháňa tekutinu, napríklad ventilátor alebo čerpadlo, je to nútená konvekcia. Kvapalina môže byť nútená pretekať potrubím, ako v centrálnych vykurovacích systémoch domov, chladiču automobilu alebo v otvorenejšom priestore vďaka ventilátora ASPAS.

Môže vám slúžiť: Lenzov zákon: vzorec, rovnice, aplikácie, príklady

Príklady prenosu tepla konvekcie

Systémy ústredného vykurovania

Systém ústredného vykurovania v dome využíva prenos tepla konvekciou vo vode.

Z tohto. Týmto spôsobom voda prenáša teplo do radiátorov alebo zahrievania a z nich teplo prechádza do miestností, zatiaľ čo studená voda sa opäť vracia do vykurovacieho kotla, aby zopakovala cyklus.

Ako je zrejmé, v ústrednom zahrievanom mechanizme sú prítomné prírodné aj nútené konvekcie.

Radiátory, kachle a komíny

Zdroje tepla, ako sú radiátory, zohrieva vzduch, ktorý ich obklopuje a stúpa, zatiaľ čo vzduch z hornej časti zostupuje a vytvára konvektívne vzduchové prúdy v teplej miestnosti.

Cook: Varte a smažte

Ak sa voda obsiahnutá v tomto hrnci zahrieva, prenos tepla konvekciou prevláda

Zakaždým, keď sa jedlo varí vo vode alebo ponorené do vyprážania oleja, varí sa teplom preneseným konvekciou.

Podľa pasterizačného mlieka a iných tekutých potravín sa podľa použitého variantu pasterizácie zahrieva na vysoké teploty na vysoké teploty. To sa deje s cieľom odstrániť baktérie a zvýšiť trvanlivosť produktu.

Konvekcia je v týchto prípadoch hlavným mechanizmom prenosu tepla, hoci iné mechanizmy, ako napríklad jazda, nie sú vylúčené.

Vietor

Konvekčné prúdy v atmosfére spôsobujú vetry. Tieto prúdy sa tvoria kvôli mnohým faktorom, vrátane skutočnosti, že povrch Zeme je ohrievaný nerovnomerne.

Napríklad počas dňa sa pláž zahrieva viac ako morská voda, takže flotácia spôsobuje, že vzduch sa nachádza na vrchu pláže a najchladnejší vzduch, ktorý prichádza z mora, zaberá svoje miesto.

Môže vám slúžiť: Teória veľkého tresku: Charakteristiky, fázy, dôkazy, problémy

Ale v noci sa proces vyskytuje opačne, pretože pláž stráca teplo rýchlejšie ako teplejšia voda a vzduch smeruje k moru. Preto v nočnom klube na pláži sa dym pohybuje smerom k moru, zatiaľ čo ak sa oheň vyrába počas dňa, dym sa pohybuje smerom k zemi.

Magnetické pole Zeme

Zem sa skladá z vrstiev a jadro má vonkajšiu vrstvu pri vysokej teplote, ktorá nie je stuhnutá. Hnutie planéty vytvára konvekčné prúdy v tejto tekutine, o ktorej sa predpokladá, že sú zodpovedné za magnetické pole Zeme.

Magnetické polia sú spôsobené prítomnosťou pohyblivých elektrických záťaží. Ióny a nabité častice prítomné vo vonkajšom jadre sú schopné generovať toto pole, pretože planétové pohyby spôsobujú, že takéto častice majú správanie podobné správaniu malých zákrut (uzavreté obvody) prúdu.

Vedci našli koreláciu medzi intenzitou magnetického poľa a rýchlosťou rotácie planéty. Predpokladá sa, že slabé magnetické pole Venuše je spôsobené skutočnosťou, že jeho rýchlosť rotácie je menšia ako rýchlosť Jupitera, ktorého magnetické pole je oveľa intenzívnejšie.

Odkazy

1. Giambattista, a. 2010. Fyzika. Druhý. Edimatizovať. McGraw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Koncepčná fyzická veda. 5. Edimatizovať. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 1. 7. Edimatizovať. Učenie sa.
6. Tippens, P. 2011. Fyzika: Koncepty a aplikácie. 7. vydanie. McGraw Hill.