Konvektiovirrat

Lämpökonvektio

Olet varmasti kuullut konvektiovirrat kun olemme puhuneet erilaisista maan kerroksia. Kun puhumme maan sisällä olevista konvektiovirroista, puhumme maan vaipan muodostavien materiaalien tiheyseroista. Nesteinä on myös konvektiovirtoja, jotka liikkuvat, koska lämpötilassa on eroja.

Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken siitä.

Mitä ovat konvektiovirrat

Konvektiovirrat öljyssä

Kun löydämme nesteitä, jotka liikkuvat ja liikkuvat, koska Lämpötilassa tai tiheydessä on ero, meillä on konvektiovirrat. Tämän tyyppisen virran olemassaolemiseksi on oltava neste, joko neste tai kaasu. Tämä johtuu siitä, että kiinteän aineen hiukkaset ovat kiinteitä eivätkä liiku, joten virtausta ei voi nähdä sekä lämpötila- että tiheyserojen vuoksi.

Yhden tai toisen alueen lämpötilan ero saman materiaalin sisällä aiheuttaa energiansiirron suuremmalta alueelta pienemmälle. Konvektio tapahtuu, kunnes täydellinen tasapaino on saavutettu. Kun tämä prosessi tapahtuu lämmönsiirron vuoksi, muodostuu ainevirtoja, jotka liikkuvat paikasta toiseen. Siksi sitä pidetään myös massansiirtoprosessina.

Konvektiovirrat alkavat luonnollisesti niitä kutsutaan myös vapaaksi konvektioksi. Jos tämä konvektio tapahtuu esimerkiksi laitteen, kuten tuulettimen tai pumpun sisällä, sitä kutsutaan pakotetuksi konvektioksi.

Miksi konvektiovirrat muodostuvat

Konvektiovirrat

Tämän tyyppinen ilmiö tapahtuu lämpötilaeron vuoksi, joka saa hiukkaset liikkumaan muodostaen virtaa. Tätä virtaa voi esiintyä myös silloin, kun tiheydessä on eroja. Normaalisti virtaus menee suuntaan, josta lämpötila tai tiheys on korkeampi, lämpötilaan ja tiheyteen vähemmän. Nämä konvektiovirrat tapahtuvat myös ilmassa. Ilmanpaineen virtaukset puhaltavat suuntaan, josta tiheyttä on enemmän, missä on vähemmän. Myrskyn sattuessa matalapainevyöhyke on tuulen suunnan kohde.

Tämä tekee matalapainealueesta paikan, jossa on sateita ja jopa myrskyjä. Kun virta siirtää lämpöä korkean energian vyöhykkeeltä matalan energian vyöhykkeelle, tämä konvektio tapahtuu. Kaasuissa ja plasman hiekassa ja keskilämpötilassa, joka johtaa myös korkeamman ja matalamman tiheyden alueisiin, joissa atomit ja molekyylit liikkuvat täyttämään tyhjemmät alueet. Yhteenvetona voidaan sanoa, että kuumat nesteet nousevat samalla kun kylmät nesteet uppoavat jatkuvasti.

Tämä tapahtuu luonnollisesti, ellei ole olemassa energialähdettä, kuten auringonvaloa tai lämmönlähdettä, joka muuttaa näiden virtojen suuntaa. Konvektiovirrat tapahtuvat, kunnes lämpötilat ja tiheydet ovat tasaiset. Se, että lämpötilat ja tiheydet olivat täysin tasaiset maapallon kerrosten välillä, on monimutkaisempaa. Tämä johtuu siitä, että mantereen kuori on jatkuvassa luomisessa ja tuhoutumisessa, joten kuudes sisällyttää jatkuvasti eri lämpötilan ja tiheyden omaavia materiaaleja maan vaipaan. Puhumattakaan sisäosan sydämen lämpötiloista.

Planeettamme sisemmän sydämen materiaalit ovat kiinteitä, koska keskellä on voimakas paine. Ulkopuolella on toisaalta nestemäisiä materiaaleja, koska vaikka lämpötilat ovat hyvin korkeita, ei ole niin voimakasta painetta.

Tästä materiaalien jatkuvasta käyttöönotosta johtuen ja lämpötila- ja tiheysero on niin suuri, vaipassa on niin sanottuja konvektiovirtoja ja ne aiheuttavat materiaalin liikkumista Tektoniset levyt.

Joitakin esimerkkejä

Voidaksemme esittää joitain esimerkkejä, jotka tekevät kaiken tämän paljon selvemmäksi, kuvailemme seuraavaa: Monet tutkijat analysoivat nesteeseen vaikuttavia voimia luokittelemaan ne ja ymmärtämään konvektiota. Nämä voimat voivat sisältää painovoiman, pintajännityksen, sähkömagneettiset kentät, tärinät, pitoisuuserot ja molekyylien välisten sidosten muodostumisen. Nämä konvektiovirrat voidaan mallintaa ja kuvata käyttämällä erilaisia ​​skalaarisia kuljetusyhtälöitä.

Esimerkki konvektiovirrasta voi olla se, joka saadaan keittämällä vettä kattilassa. Heti kun muutama herne tai paperi lisätään nykyisen virtauksen seuraamiseksi, voit nähdä, kuinka reiän sisäosan lämmönlähde lämmittää vettä ja antaa sille energiaa, mikä saa molekyylit liikkumaan nopeammin. Kun materiaali viedään matalaan lämpötilaan, se vaikuttaa myös veden tiheyteen. Kun vesi liikkuu kohti pintaa, se jättää jonkin verran energiaa, joka poistuu höyryn muodossa. Haihdutus jäähdyttää pinnan riittävästi, jotta jotkut molekyylit uppoavat takaisin astian pohjaan.

Toinen esimerkki kuuman ilman konvektiovirrasta on se, joka tapahtuu talossa kun ilma nousee talon katon tai ullakon läpi. Tämä johtuu siitä, että kuuma ilma on vähemmän tiheää kuin kylmä ilma, joten sillä on taipumus nousta. Kuten olemme aiemmin maininneet, voimme nähdä sen myös tuulella. Auringonvalo ja säteily lämmittävät ilmakehän ilmaa lämpötilaeron määrittäminen, joka saa ilman liikkumaan. Mitä jyrkempi lämpötilaero alueen ja toisen välillä on, sitä suurempi tuulen tila. Tämä johtuu siitä, että enemmän ilmaa siirtyy korkeamman paineen vyöhykkeeltä alemman paineen alueelle.

Toivon, että näiden esimerkkien avulla on tullut paljon selvemmäksi, mitkä konvektiovirrat ovat.


Ole ensimmäinen kommentti

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

*

*

  1. Vastuussa tiedoista: Miguel Ángel Gatón
  2. Tietojen tarkoitus: Roskapostin hallinta, kommenttien hallinta.
  3. Laillistaminen: Suostumuksesi
  4. Tietojen välittäminen: Tietoja ei luovuteta kolmansille osapuolille muutoin kuin lain nojalla.
  5. Tietojen varastointi: Occentus Networks (EU) isännöi tietokantaa
  6. Oikeudet: Voit milloin tahansa rajoittaa, palauttaa ja poistaa tietojasi.