Конвекция в природе и в технике

Само слово на латыни означает «перенос». А процесс конвекции характеризуется переносом тепла в газообразных, жидких и даже твердых сыпучих средах веществами. В природе законы конвекции мы наблюдаем вокруг себя ежедневно. Именно природное явление называют естественной конвекцией, при которой нижние уровни вещества при нагревании самопроизвольно начинают движение вверх, а более холодные уровни опускаются на их место.

Увидеть это можно, если повесить над пламенем листик из бумаги, который станет двигаться от поднимающегося вверх теплого воздуха. В жидкости этот процесс происходит благодаря нагреванию нижних слоев, которые постепенно передают тепло к верхним. Так, к примеру, закипает вода. Интересно, что если пытаться нагреть воду сверху, то конвекции не произойдет, потому что физическое движение теплого вещества вниз, а холодного вверх просто невозможно. Вынужденной конвекцией называется усиленное перемешивание газа или жидкости с помощью мешалок или вентиляторов.

Обогреватели с разной конвекцией

Любой из обогревателей прогревает помещение по законам конвекции. Но одни из них создают вынужденное перемещение нагретых слоев воздуха, а другие работают на основе естественных движений тепла. К примеру, тепловентиляторы, нагревая воздух, еще и раздувают его по всему помещению. А вот масляные радиаторы или отопительные конвекторы действуют по естественным законам природы. Если говорить о масляных устройствах, то перемешивание теплого воздуха с холодным при их работе происходит быстрее, благодаря высокой температуре нагрева, но при этом воздух сильно сушится. А вот конвекторы электрические отзывы получают всегда самые положительные, ведь принцип естественного передвижения теплых масс позволил создать батарею, которая не вредит здоровью и безопасна в эксплуатации бесконечно долго. Воздух в комнате при этом не пересушивается, температура поддерживается все время, опасности ожогов нет совершенно.

Конвекционные печи

Применение конвекционного принципа в микроволновках, духовках и печах позволило ускорить и улучшить выпечку и приготовление разных блюд. Суть работы конвекционных печей состоит в том, что благодаря вмонтированному в заднюю стенку нагревательному элементу и вентилятору, при включении происходит принудительная циркуляция горячего воздуха. Под воздействием этой циркуляции внутреннее пространство разогревается намного быстрее и равномернее, а, значит, и воздействие на продукты будет одновременным со всех сторон. Выпечка в таких печах всегда будет идеальной. Именно поэтому конвекционные печи относят к профессиональной технике и используют их в хлебопекарнях, фаст-фудах, ресторанах и кафе и т.п. В современных кухонных духовках для домашнего быта тоже начали уже встраивать конвекционную систему, и это очень понравилось всем хозяйкам и любителям вкусно покушать.

Циркуляция воздуха в холодильниках

В холодильных устройствах также работает принцип конвекции, только в этом случае требуется заполнение внутренних отделений не теплым воздухом, а холодным. К примеру, наш холодильник Snaige без устали вырабатывает холод с помощью циркулирующего по трубам фреона, который охлаждает верхние слои в холодильной камере.

Охлажденный воздух опускается вниз и вытесняет теплый вверх, где тот также охлаждается. Так вся камера заполняется холодом, что и нужно в холодильных устройствах. Чтобы циркуляция холодных потоков была эффективней, не нужно загружать внутреннее пространство холодильника до отказа, оставьте проемы для свободного движения.

Конвекция в природе и технике – примеры, сообщение для доклада по физике (7-8 класс)

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 260.

Обновлено 3 Августа, 2021

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 260.

Обновлено 3 Августа, 2021

Из курса физики 8 класса известно, что тепло может передаваться тремя способами: излучением, теплопередачей и конвекцией. В земной атмосфере наиболее важным способом является конвекция. Она фактически является основой погодных явлений. Поговорим о роли конвекции в природе и технике в объёме, достаточном для доклада или сообщения на школьном уроке.

Способы передачи тепла

Как известно, все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул.

Молекулы находятся в постоянном хаотическом движении. Сильнее всего это движение в газах.

Движущиеся молекулы обладают кинетической энергией, и тепло — это сумма кинетических энергий всех молекул. Чем выше температура тела, тем интенсивнее движутся в нём молекулы.

Передать тепло от одного тела к другому значит заставить «медленные» молекулы в одном теле двигаться быстрее за счёт энергии «быстрых» молекул другого тела. Сделать это можно различными способами.

Рис. 1. Способы передачи тепла.

Механизм конвекции

Для земной атмосферы наиболее важен способ конвекции. При таком способе теплопередачи «нагретые» молекулы просто переносятся в другую точку атмосферы, в результате чего температура этой точки увеличивается. Фактически конвекция — это перемешивание.

Конвекция основана на двух физических законах:

• расширение при нагревании;
• закон Архимеда.

Плотность нагретых областей газа меньше, и появляющаяся сила Архимеда вытесняет их вверх. Начинается конвективное движение.

Рис. 2. Механизм конвекции

Конвекция в природе и технике

Таким образом, конвекция — это метод теплопередачи, при котором области жидкости или газа перемешиваются, причём энергия для перемешивания обеспечивается запасами энергии теплового движения самих молекул.

Роль конвекции в природе трудно переоценить. Именно благодаря конвекции происходит движение воздушных масс. Примером конвекции в природе является воздух, поднимающийся над нагретой поверхностью земли. Без конвекции не было бы ни ветра, ни самой погоды. Воздух обладает весьма малой теплопроводностью, поэтому без конвекции приземные слои атмосферы имели бы температуру в несколько сотен градусов, но уже через несколько десятков метров эта температура снижалась бы до отрицательных значений.

Не было бы облаков, поскольку водяные пары бы также оставались в приземном слое, образуя там насыщенный водяной пар, который бы оставался около поверхности морей и океанов.

В быту и технике конвекция используется практически везде, где происходит нагревание воздуха или воды.

Например, отопительные радиаторы всегда располагают как можно ниже как раз потому, что нагретые слои воздуха будут подниматься вверх, обеспечивая перемешивание. Встроенные отопительные системы также имеют тип «тёплый пол», а не «тёплый потолок» — это определяется именно направлением конвективных потоков. В самих водяных системах отопления, если не используется насос, перемешивание нагретого теплоносителя обеспечивается исключительно конвективным движением.

Рис. 3. Гравитационная система отопления.

Что мы узнали?

Конвекция — это перенос тепла путём перемешивания, которое происходит за счёт расширения газа или жидкости при нагревании и вытеснения нагретых областей вверх. Всё движение воздушных масс, все погодные явления зависят от конвекции. Конвекция в природе и технике присутствует практически везде, где есть нагрев воздуха или воды.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 260.

---

А какая ваша оценка?

13 примеров конвекции в повседневной жизни – StudiousGuy

Конвекция относится к процессу передачи тепла или энергии через жидкость (газ или жидкость) от высокой температуры к низкой температуре. Конвекция — один из трех видов теплопередачи; два других — излучение и проводимость. Теплопроводность относится к передаче тепла между телами, находящимися в физическом контакте; тогда как при излучении энергия излучается в виде электромагнитных волн.

Движение молекул в жидкостях является причиной конвективного переноса тепла. Движение молекул увеличивается, когда температура молекул увеличивается; в результате молекулы стремятся удалиться друг от друга. Движение молекул отвечает за передачу тепла.

Если вы посмотрите вокруг, то заметите, что конвекция играет важную роль в повседневной жизни. В этой статье мы собираемся обсудить реальные примеры конвекции, которые весьма интересны.

1. Бриз

Образование морского и сухопутного бриза являются классическими примерами конвекции. Согласно определению конвекции, молекулы с более высокой температурой вытесняют молекулы с более низкой температурой. Точно так же днем ​​поверхность суши у моря теплее, чем вечером. Конвекция заставляет воздух, находящийся ближе к поверхности земли, нагреваться и, следовательно, подниматься вверх. Этот теплый воздух у земли легко заменяется прохладным воздухом, что приводит к «морскому бризу». Когда наступает ночь, склонность земли к охлаждению больше. Однако воздух над морской водой теплый и поэтому поднимается вверх. Как только этот воздух поднимается вверх, его заменяет прохладный воздух с суши, который обычно называют «сухопутным бризом».

2. Кипячение воды

При кипячении воды начинает действовать конвекция. Происходит то, что холодная вода внизу нагревается от энергии горелки и поднимается вверх. По мере того, как горячая вода поднимается, холодная вода устремляется ей на смену, что приводит к круговому движению.

3. Кровообращение у теплокровных млекопитающих

Возможно, вы удивитесь, узнав, что теплокровные животные используют конвекцию для регулирования температуры тела. Человеческое сердце представляет собой насос, а кровообращение в организме человека является примером принудительной конвекции. Тепло, выделяемое клетками тела, передается воздуху или воде, обтекающей кожу.

4. Кондиционер

В жаркий летний день кондиционеры используются постоянно. Процесс охлаждения воздуха в кондиционерах основан на принципе конвекции. Холодный воздух выпускается кондиционерами. Теперь этот холодный воздух плотнее теплого воздуха, и, следовательно, он тонет. Теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и всасывается кондиционером. В результате создается конвекционный ток и охлаждается помещение.

5. Радиатор

Даже радиаторы работают по принципу конвекции. Как и в приведенном выше примере с кондиционерами, радиаторы также работают аналогичным образом. В радиаторах нагревательный элемент располагается внизу. Холодный воздух, будучи плотным, опускается и попадает в радиатор; он нагревается и освобождается. Горячий воздух заменяет пространство, оставленное холодным воздухом. Поэтому создается конвекционный ток.

6. Холодильник

Принцип работы холодильников очень похож на принцип работы кондиционеров. Морозильная камера, в случае с холодильниками, располагается вверху. Как было сказано выше, теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и, следовательно, охлаждается морозильной камерой. Теперь этот холодный воздух, будучи более плотным, опускается вниз и, таким образом, охлаждает нижнюю часть холодильника.

7. Поппер с горячим воздухом

Попкорн с горячим воздухом, который используется для приготовления попкорна, также использует принцип конвекции. Поппер с горячим воздухом имеет вентилятор, вентиляционное отверстие и нагревательный элемент. Когда поппер включен, вентилятор нагнетает воздух на нагревательный элемент через вентиляционное отверстие. Нагревательный элемент, в свою очередь, нагревает воздух; который потом поднимается. Над нагревательным элементом размещаются зерна попкорна. Ядра нагреваются, когда горячий воздух поднимается; следовательно, что приводит к лопанию ядер.

8. Воздушный шар

Воздушные шары способны подниматься вверх благодаря принципу конвекции. Возможно, вы видели нагреватель у основания воздушного шара. Этот нагреватель нагревает воздух, который движется вверх. Горячий воздух, который поднимается вверх, попадает внутрь воздушного шара и, следовательно, заставляет воздушный шар тоже подниматься вверх. Когда необходимо приземлиться на воздушном шаре, пилот выпускает часть горячего воздуха. Холодный воздух заменяет выпущенный горячий воздух; следовательно, воздушный шар опускается.

9. Горячий напиток

Кто не любит чашку горячего кофе в зимний день? Знаете ли вы, что выделение тепла от дымящейся горячей чашки кофе также происходит по принципу конвекции? Вы могли часто наблюдать пар, выходящий из чашки горячего кофе. Пар в виде теплого воздуха поднимается вверх из-за тепла жидкости. Этот пар передается воздуху.

10. Дожди и грозы

Можно даже наблюдать роль конвекции при осадках и грозах. Посмотрим как? Облака образуются, когда вода в океане нагревается и поднимается вверх. Эти капли теплой воды, в свою очередь, насыщаются, что приводит к образованию облаков. Маленькие облака, которые образуются в результате этого процесса, сталкиваются друг с другом, образуя более крупные облака. Эти большие облака, которые обычно называют кучево-дождевыми, вызывают дожди и грозы.

11. Двигатели с воздушным охлаждением

Двигатели транспортных средств охлаждаются водяными рубашками. Длительная работа двигателей приводит к нагреву воды в водяной рубашке/водяных трубах, окружающих двигатель. Чтобы двигатель работал, вода должна быть охлаждена. Когда вода нагревается, она начинает течь по трубам вокруг двигателя. Когда теплая вода течет по этим трубам, она охлаждается вентиляторами. Эти вентиляторы также присутствуют в трубах. Как только вода остывает, она возвращается в двигатель; следовательно, подчиняясь самому принципу конвекции и охлаждения двигателя.

12. Таяние льда

Таяние льда — еще один пример конвекции. Температура поверхности или границы льда повышается по мере обдува поверхности теплым воздухом; или вода, имеющая более высокую температуру по сравнению со льдом, течет под ним. При изменении температуры поверхности или границы льда лед тает. Подобным образом замороженный материал оттаивает, если его держать в воде.

13. Конвекционная печь

Кто не любит пирожные и печенье? Но знаете ли вы, что в большинстве духовок используется принцип конвекции? В конвекционных печах используется принудительная конвекция. При нагревании молекулы, присутствующие в воздухе, также нагреваются и начинают двигаться. Пища внутри духовки готовится благодаря этому теплому воздуху.

Источники изображений

• free-online-private-pilot-ground-school.com
• суброгацияrecoverylawblog.com
• Flowvella.com
• bestheating.com
• 3.bp.blogspot.com
• i5.walmartimages.ca
• Cradle-cfd.com
• slideplayer.com
• изображения-na.ssl-images-amazon.com
• inabottle.it
• icestories.exploratorium.edu
• ffden-2.phys.uaf.edu

Какие примеры конвекционного течения?

Термодинамика

В этом посте вы узнаете о применении и примерах конвекционного тока, который является примером конвекции тепла.
Если вы хотите получить пользу от этого поста, вам понравится этот пост.
Чему вы научитесь…..

• Определение конвекционного тока
• Примеры
• Применение
• Гораздо больше

Продолжайте читать…..

Газы расширяются при нагревании, поэтому легко образуются конвекционные потоки плотности воздуха в различных частях атмосферы. Или Восходящее и нисходящее движение молекул воды или воздуха называется конвекционным током. конвекционные потоки широко распространены в природе. Дневные изменения температуры в атмосфере являются результатом циркуляции теплого или холодного воздуха, проходящего через регионы, сухопутные и морские бризы, также являются примерами конвекционного течения.

Что такое атмосферная конвекция?

Атмосферная конвекция играет фундаментальную роль в определении глобальных климатических моделей и наших ежедневных изменений погоды. И пилоты планеров, и кондоры ищут конвекционные термики, которые, поднимаясь из более теплой Земли внизу, удерживают их в воздухе. Огромный перенос энергии происходит в океанах посредством того же самого процесса. Внешняя область Солнца, называемая стратосферой, содержит огромное количество конвекционных ячеек, которые переносят энергию на поверхность Солнца и придают поверхности гранулированный вид.

Различные типы конвекционных течений

Мы знаем, что конвекция — это передача тепла за счет фактического движения частиц в материалах. Ветры и океанские течения являются примерами эффектов конвекции.

Ветровой поток

тепло солнца нагревает поверхность земли и воздух вблизи нее также нагревается. Воздух расширяется и становится легче. Таким образом, он поднимается вверх, и на его пространство поступает холодный воздух из соседних регионов. Поднимающийся теплый воздух достигает верхних более холодных слоев воздуха и охлаждается. Холодный тяжелый воздух опускается на Землю в холодных регионах, чтобы снова дуть, чтобы занять место поднимающегося воздуха. Таким образом, создаются конвекционные потоки, и работает ветровая система.

Океанские течения

Океанские течения также возникают из-за конвекции тепла. Вода в горячих областях океана нагревается, расширяется и становится легче, а вода в более холодных областях остается холодной и тяжелой. горячая вода движется по поверхности океана в сторону более холодных регионов. Холодная вода течет под поверхностью океана к горячим областям. Таким образом, создаются океанские течения.

Что такое планерный полет птиц?

Конвекционные потоки также имеют место в атмосфере. тепло от Солнца согревает воздух у земли. Теплый воздух расширяется и становится легче. По мере того, как теплый воздух поднимается вверх, более холодный воздух устремляется, чтобы заполнить его место у земли. Этот процесс продолжается. Птицы, такие как орлы, ястребы, грифы и чайки, пользуются этим явлением. Они наслаждаются скольжением. Во время планирующего полета птица не машет крыльями, а скользит по воздушным потокам. Много энергии птицы сэкономили во время планирования.

Применение конвекционных потоков

Мы можем наблюдать использование конвекционных потоков в нашем окружении.

• Бытовая вентиляция может сделать наш дом прохладным. Воздух, который мы выдыхаем, теплее и легче. Он движется вверх по комнате, чтобы выйти из вентиляторов у верхней части стен. Свежий и прохладный воздух поступает в помещение через окна и двери.
• В бытовом водонагревателе вода нагревается в бойлере газовой горелкой или нагревательным змеевиком. горячая вода расширяется и становится легче. эта вода поднимается и поступает в верхнюю часть водонагревателя. Чтобы заменить горячую воду, холодная вода из накопительного бака (цистерны) попадает в нижнюю часть водонагревателя и становится горячей. Мы берем горячую воду из крана, подключенного к водонагревателю, конвекционные потоки помогают в непрерывной подаче воды.
• Кондиционер также использует конвекционные потоки для охлаждения помещения.