Зміст
- Конвекційний теплообмін
- Приклади конвекції
- Адвекційна тепловіддача
- Приклади адвекції
- Інші види тепловіддачі
Якщо ви коли-небудь брали в руки металеву ручку каструлі, що нагрівалася на вогні, ви відчували тепловіддачу болісно. Існує чотири способи передачі тепла від одного об’єкта до іншого: провідність, випромінювання, конвекція та адвекція. Тепло майже завжди надходить від об'єкта з найвищою температурою до об'єкта з найнижчою температурою, змінюючи свою внутрішню енергію під час процесу. Основна відмінність конвекції від адвекції - напрямок обміну.
Конвекційний теплообмін
Конвекційний теплообмін передбачає передачу тепла через рух частинок у середовищі. Це середовище повинно бути газом або рідиною, що дозволяє рухатися. Конвекція завжди передає тепло у вертикальній площині, і цей рух викликається коливаннями щільності середовища і, отже, плавучості. Нагріті частинки розширюються, зменшуючи щільність; тоді ці частинки стають більш динамічними, ніж оточуючі частинки, що змушує їх підніматися. У міру підйому тепло передається в найхолодніші частини, розташовані над ними.
Приклади конвекції
Конвекційний теплообмін відбувається при нагріванні каструлі з водою. Молекули води поблизу джерела тепла розширюються. Це розширення зменшує його щільність, і вони починають зростати; саме це змушує кип’ятити воду в горщику. Атмосфера також забезпечує приклад теплопередачі конвекцією. Коли повітряний пакет нагрівається сонячною енергією - радіаційним теплообміном - повітряний пакет розширюється, зменшуючи свою щільність. Це збільшує його плавучість і змушує підніматися в атмосферу; це створює нестабільну атмосферу з вертикальним потоком повітря.
Адвекційна тепловіддача
Передача тепла адвекцією відрізняється від передачі тепла конвекцією, оскільки рух тепла обмежується горизонтальною площиною. Цей тип переносу не підживлюється коливаннями щільності, але для переміщення частинок у середовищі потрібна зовнішня сила, така як вітер або протяги. Коли частинки рухаються горизонтально в системах, які гарячіші або прохолодніші, тепло передається.
Приклади адвекції
Основним прикладом теплопередачі через адвекцію є переміщення метеорологічних фронтів. Ці фронти представляють маси холодного або гарячого повітря, що переміщуються горизонтально вітрами по поверхні; коли ці повітряні маси стикаються з найтеплішим або найхолоднішим повітрям, між системами відбувається обмін теплом. Океанічні течії - ще один приклад адвекційного теплообміну. Замість вертикалі течії рухають гарячу або холодну воду в горизонтальних напрямках; оскільки ці води взаємодіють з більш гарячими або прохолодними ділянками води, тепло обмінюється між ними.
Інші види тепловіддачі
Іншими видами теплообміну є: провідність і випромінювання. Передачі, проводячи тепло від одного предмета до іншого, здійснюються без руху; тепло передається від однієї молекули до іншої. Цей вид теплопередачі відбувається лише у твердих речовинах; приклад - ручка гарячої каструлі. Передача тепла через випромінювання передбачає передачу тепла електромагнітними хвилями енергії. Прикладом випромінювання є сонячне світло; коли хвилі потрапляють на інші частинки, вони починають вібрувати або нагріватися.