De convectie het is een van de drie mechanismen waarmee warmte wordt overgedragen van een warmer naar een kouder gebied. Het vindt plaats door de beweging van de massa van een vloeistof, die een vloeistof of een gas kan zijn. In ieder geval is altijd een materieel medium nodig om dit mechanisme te laten plaatsvinden..
Hoe sneller de beweging van de vloeistof in kwestie, hoe sneller de overdracht van thermische energie tussen zones met verschillende temperaturen. Dit gebeurt continu met atmosferische luchtmassa's: het drijfvermogen zorgt ervoor dat de warmere en minder dichte exemplaren stijgen terwijl de koudere en dichtere dalen.
Een voorbeeld hiervan is de gesloten ruimte in de afbeelding, die onmiddellijk wordt opgefrist zodra de deuren of ramen worden geopend, aangezien de warme lucht van binnen zelfs door de kieren ontsnapt en plaats maakt voor de frisse lucht van buiten die meer onder blijft..
Artikel index
Convectie kan natuurlijk of geforceerd zijn. In het eerste geval beweegt de vloeistof vanzelf, zoals bij het openen van de kamerdeur, terwijl het in het tweede geval wordt gedwongen door bijvoorbeeld een ventilator of een pomp.
Er kunnen ook twee varianten zijn: diffusie Y advectie. Bij diffusie bewegen de vloeibare moleculen min of meer willekeurig en is de warmteoverdracht traag..
Aan de andere kant beweegt bij advectie een goede hoeveelheid vloeistofmassa, wat kan worden bereikt door bijvoorbeeld convectie met een ventilator te forceren. Maar het voordeel van advectie is dat het veel sneller is dan diffusie.
Een eenvoudig wiskundig model van convectieve warmteoverdracht is de wet van afkoeling van Newton. Beschouw een heet oppervlak van gebied A, omgeven door koelere lucht, zodat het temperatuurverschil klein is.
Laten we Q de overgedragen warmte noemen en t de tijd. De snelheid waarmee warmte wordt overgedragen is dQ / dt of afgeleid van de functie Q (t) met betrekking tot tijd.
Omdat warmte thermische energie is, zijn de eenheden in het internationale systeem joules (J), daarom wordt de overdrachtssnelheid uitgedrukt in joules / seconde, wat watt of watt (W) is..
Deze snelheid is rechtevenredig met het temperatuurverschil tussen het hete object en het medium, aangeduid als AT en ook naar het oppervlak NAAR van het object:
ΔT = temperatuur op het oppervlak van het object - temperatuur weg van het object
De evenredigheidsconstante wordt genoemd h, wat is hij convectie warmteoverdrachtscoëfficiënt en wordt experimenteel bepaald. De eenheden in het internationale systeem (SI) zijn W / mtwee. K, maar het is gebruikelijk om het te vinden in termen van graden Celsius of Celsius.
Het is belangrijk op te merken dat deze coëfficiënt geen vloeistofeigenschap is, aangezien deze afhangt van verschillende variabelen, zoals de geometrie van het oppervlak, de snelheid van de vloeistof en andere kenmerken..
Door al het bovenstaande te combineren, neemt wiskundig de wet van koeling van Newton deze vorm aan:
dQ / dt = hA ΔT
Een persoon staat midden in een kamer van 20 ° C, waar een licht briesje doorheen waait. Wat is de snelheid van warmte die de persoon door middel van convectie naar de omgeving overbrengt? Stel dat het blootgestelde oppervlak 1,6 m istwee en de oppervlaktetemperatuur van de huid is 29 ºC.
Feit: de convectie-warmteoverdrachtscoëfficiënt is in dit geval 6 W / mtwee. ºC
De persoon kan warmte afgeven aan de lucht om hem heen, omdat deze in beweging is wanneer de wind waait. Om de overdrachtssnelheid dQ / dt te vinden, plug je de waarden gewoon in de vergelijking van Newton voor koeling:
dQ / dt = 6 W / mtwee. ºC x 1,6 mtwee x (29 ° C - 20 ° C) = 86,4 W.
Het is gebruikelijk om uw handen te verwarmen door ze dicht bij een kampvuur of een hete broodrooster te brengen, omdat de lucht rond de warmtebron op zijn beurt opwarmt en uitzet, en opstijgt omdat deze minder dicht is. Terwijl het circuleert, omhult en verwarmt deze warme lucht de handen.
Aan de kust is de zee kouder dan het land, dus de lucht boven het land warmt op en stijgt op, terwijl de koudere lucht arriveert en zich nestelt in de ruimte die deze ander bij het opstijgen heeft achtergelaten..
Dit heet convectiecel En het is de reden waarom het koeler aanvoelt als je over zee uitkijkt en de bries op een warme dag tegen je gezicht waait. 'S Nachts gebeurt het tegenovergestelde, de koele bries komt van het land.
Natuurlijke convectie vindt plaats in de lucht van de oceanische kusten, via de hydrologische cyclus, waarin water wordt verwarmd en verdampt dankzij zonnestraling. De aldus gevormde waterdamp stijgt op, koelt af en condenseert tot wolken, waarvan de massa's toenemen en stijgen door convectie..
Naarmate de waterdruppels groter worden, komt er een moment dat het water neerslaat in de vorm van regen, vast of vloeibaar, afhankelijk van de temperatuur..
Wanneer het water in de ketel of steelpan wordt gedaan, worden eerst de lagen die het dichtst bij de bodem liggen, verwarmd, aangezien de vlam of warmte van de brander het dichtst is. Dan zet het water uit en neemt de dichtheid af, daarom stijgt het en neemt het koudere water zijn plaats op de bodem van de container in..
Op deze manier circuleren alle lagen snel en warmt het hele water op. Dit is een goed voorbeeld van advectie.
Convectie in luchtmassa's, samen met de rotatiebeweging van de aarde, produceert winden, aangezien koude lucht beweegt en circuleert onder hete lucht, waardoor verschillende stromen worden gecreëerd die convectiestromen worden genoemd..
Water gedraagt zich op dezelfde manier als lucht in de atmosfeer. Warmere wateren zijn bijna altijd aan de oppervlakte, terwijl koudere wateren dieper zijn.
Het komt voor in de gesmolten kern van het inwendige van de planeet, waar het zich combineert met de rotatie van de aarde en elektrische stromen genereert die het magnetische veld van de aarde veroorzaken..
Sterren zoals de zon zijn enorme gasbollen. Convectie is daar een efficiënt energietransportmechanisme, aangezien de gasvormige moleculen voldoende bewegingsvrijheid hebben tussen delen van het inwendige van de sterren..
De airconditioner wordt tegen het plafond van de kamers geplaatst, zodat de gekoelde lucht, die dichter is, naar beneden zakt en dichter bij de vloer afkoelt.
Het is een apparaat dat de overdracht van warmte van de ene vloeistof naar de andere mogelijk maakt en is het werkingsprincipe van bijvoorbeeld airconditioners en koelmechanismen van de automotor..
Ze zijn gemaakt door vellen isolatiemateriaal te combineren en binnenin luchtbellen toe te voegen.
Ze worden ook wel koeltorens genoemd en dienen om de warmte die wordt geproduceerd door kerncentrales, olieraffinaderijen en andere verschillende industriële installaties af te voeren naar de lucht, in plaats van naar de grond of het water..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.