Естественная конвекция наблюдается: Естественная конвекция наблюдается — Универ soloBY

Содержание

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 4. Конвекция»

Тест: I:\Новая папка (2)\физика\тесты физика 8 класс\Тест 4. Конвекция.mtf

Тест

Задание #1

Конвекция — это

1) явление циркуляции жидкости или газа

2) вид теплопередачи, отличающийся от теплопроводности

3) явление нагревания или охлаждения газов и жидкостей

4) вид теплопередачи, при которой энергия переносится струями жидкости или газа

 

Задание #2

В каких телах — твердых, жидких, газообразных — возможна теплопередача конвекцией?

 

Задание #3

В каких случаях происходит конвекция: на плите закипает чайник (№ 1), в углях костра запекают картофель (№ 2), комната обогревается электронагревателем (№ 3), опущенная в воду ложка стала горячей (№ 4)?

1) Силы взаимодействия молекул

2) Своего веса

3) Архимедовой силы

4) Силы упругости

 

Задание #5

Почему для возникновения конвекции в жидкости ее надо подогревать снизу?

1) Иначе жидкость не прогреется

2) Потому что, если нагревать сверху, нагретые верхние слои жидкости, как более легкие, останутся наверху

3) Потому что подогревать сверху неудобно

 

Задание #6

На какую полку — самую верхнюю или самую нижнюю — надо поставить банку с вареньем в комнате-кладовке, чтобы оно лучше сохранялось?

1) Естественная и свободная

2) Естественная и вынужденная

3) Только свободная

4) Только вынужденная

 

Задание #8

В каком случае происходит вынужденная конвекция?

1) Согревание помещения электронагревателем с вентилятором

2) Нагревание воздуха стоящим на полу баком с кипятком

3) Обогревание северных районов Европы Гольфстримом

4) Образование прохладного ветерка вблизи водоема

 

Задание #9

Естественная конвекция наблюдается

1) в воде, когда ее греют в котелке над костром

2) в бульоне при размешивании в нем соли

3) в воздухе при работе вентилятора

4) в воде, когда от брошенного в нее камня расходятся круги

 

Ответы:

1) (1 б. ) Верные ответы: 4;

2) (1 б.) Верные ответы: 2; 3;

3) (1 б.) Верные ответы: 1; 3;

4) (1 б.) Верные ответы: 3;

5) (1 б.) Верные ответы: 2;

6) (1 б.) Верные ответы: 2;

7) (1 б.) Верные ответы: 2;

8) (1 б.) Верные ответы: 1;

9) (1 б.) Верные ответы: 1;

 

Конец

 

 

Тест по физике 8 класс. Внутренняя энергия

ВАРИАНТ 1

1.Температура – это физическая величина, характеризующая

1)способность тел совершать работу;

2)разные состояния тела;

3)степень нагретости тела

2.В комнате в одинаковых сосудах под поршнем находятся равные массы углекислого газа. В каком сосуде газ обладает наибольшей энергией при положениях поршней, показанных на рисунке?

3. какое движение называют тепловым?

1) движение тела, при котором оно нагревается;

2) постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

3) движение молекул тела при высокой температуре

4. металлические бруски (см. рис) имеют разную температуру. Два из них надо соединить торцами так, чтобы их внутренняя энергия не изменилась. Какие это должны быть бруски?

1)№ 1 и № 2 3) № 3 и № 4

2) № 1 и № 3 4) № 2 и № 4

5. каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?

1) приведением его в движение;

2) совершением телом или над ним работы;

3) подняв его на некоторую высоту.

6. Теплопроводность – это

1) явление изменения внутренней энергии тел

2) явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте

3) распространение внутренней энергии по телу

7. В каких телах возможна теплопередача конвекцией

1) твердых 2) жидких 3) газообразных 4) во всех

8. В каком случае происходит вынужденная конвекция

1) согревание помещения электронагревателем с вентилятором

2) нагревание воздуха стоящим на полу баком с кипятком

3) обогревание северных районов Европы Гольфстримом

4) Образование прохладного ветерка вблизи водоема

9. Какие тела излучают энергию

1) горячие 2) теплые 3) холодные 4) все тела

10. В твердых телах энергия передается

1) теплопроводностью 2) конвекцией 3) излучением

4) всеми тремя видами теплопередачи

ВАРИАНТ 2

1.Внутренняя энергия – это энергия частиц тела. Она состоит из

1)кинетической энергии всех молекул

2)потенциальной энергии взаимодействия молекул

3)кинетической и потенциальной энергий всех молекул

2.В одном стакане находится теплая вода (№ 1), в другом – горячая (№ 2), а в третьем – холодная (№ 3). В каком из них температура воды самая высокая, а в каком – молекулы воды движутся с наименьшей скоростью?

1) № 2; № 3 3) № 1; № 3

2) № 3; № 2 4) № 2; № 1

3. какие молекулы тела участвуют в тепловом движении? При какой температуре?

1) находящиеся на поверхности тела; при комнатной температуре;

2) все молекулы; при любой температуре

3) расположенные внутри тела; при любой температуре;

4) все молекулы; при высокой температуре

4.

в контакт с каким бруском нужно привести брусок № 1, чтобы возникла теплопередача, при которой его внутренняя энергия уменьшится?

1)№ 2 3) № 4

2) № 3 4) с любым

5. каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?

1) приведением его в движение; 2) подняв его на некоторую высоту; 3) путем теплопередачи.

6. Конвекция – это

1) явление циркуляции жидкости или газа

2) вид теплопередачи, отличающийся от конвекции

3) вид теплопередачи, при которой энергия переносится струями жидкости или газа

7. в каких случаях происходит конвекция: на плите закипает чайник (№ 1), в углях костра запекают картофель (№ 2), комната нагревается электронагревателем (№ 3), опущенная в воду ложка стала горячей (№ 4)

1) № 1 3) № 3

2) № 2 4) № 4

8. Естественная конвекция наблюдается

1) в воде, когда ее греют в котелке над костром

2) в бульоне при размешивании в нем соли

3) в воздуху при работе вентилятора

4) в воде, когда от брошенного в нее камня расходятся круги

9. тело излучает энергию тем интенсивнее, чем

1) оно больше 2) больше его плотность 3) быстрее оно движется 4) выше его температура

10. В жидкостях и газах теплопередача осуществляется

1) теплопроводностью 2) конвекцией 3) излучением

4) всеми тремя видами теплопередачи

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1вар

3

1

2

2

2

2

23

1

4

13

2 вар

3

1

2

3

3

3

13

1

4

4

Конвекция.

Центральное отопление. Фен — Класс!ная физика

Конвекция. Центральное отопление. Фен

Подробности
Просмотров: 444

Конвекция — это перенос энергии струями жидкости или газа.
При конвекции происходит перенос вещества в пространстве.
Объяснить явление конвекции можно тепловым расширением тел и законом Архимеда .
Конвекция невозможна в твёрдых телах.
Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества.

Конвекция может быть двух видов:

Естественная конвекция. Например, в лампе для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или в другом устройстве — охлаждение сверху).

Принудительная конвекция — это, когда под действием вентиляторов, насосов, движения ложки и т.п., переносятся потоки газа или жидкости.

Красивый опыт с конвекцией жидкости.

Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.
Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.

Интересно, что в сильные морозы глубокие водоемы не промерзают до дна, и вода внизу имеет температуру +4 градуса Цельсия. Оказывается, что вода при такой температуре имеет наибольшую плотность и опускается на дно. Поэтому дальнейшая конвекция теплой воды наверх становится невозможной и вода более не остывает.

Керосиновая лампа, масляная…

Каково назначение лампового стекла?

Тысячелетия люди обходились без стекла, используя открытый огонь. И только Леонардо да Винчи придумал окружить огонь цилиндрическим экраном, но сначала не стеклянным, а металлическим. Только спустя 300 лет появилась стеклянная колба для лампы. Главная роль стекла усилить яркость пламени, т.е. ускорить процесс горения ( стекло усиливает приток воздуха к пламени и увеличивает тягу). Второстепенная роль — защита пламени от ветра.



ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

1. Поучительная папироса.

2. На лёд или под лёд?
3. Почему дует от закрытого окна?

4. Таинственная вертушка.
5. Вальсирующие куклы.


ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры. Если центральное отопление не работает, проведите исследования на кухне до и во время работы плиты.

Приготовьте заранее в холодильнике лед и две чашки, налейте в чашки одинаково горячую воду, закройте их блюдцами. Как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед или положив лед на крышку? Фиксируйте остывание воды в обеих чашках с помощью термометров через одинаковые интервалы времени. Составьте отчет.

___

Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы.

Из бумаги изготовьте спираль. Подвесьте за центр спираль на нити так, чтобы она могла вращаться. В подвешенном состоянии держите спираль над пламенем свечи, горящей лампочкой или горелкой, соблюдая осторожность. Добейтесь вращения, объясните причины наблюдаемого явления.


ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

В наших домах для поддержания комфортной температуры в холодное время года воздух прогревают батареи центрального отопления.

За счет горячих батарей в помещении наблюдается естественная конвекция воздуха, когда его прогретые слои поднимаются вверх, уступая место более холодным.

Система отопления представляет собой оборудование, предназначенное для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения. Система отопления включает в себя: теплогенератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам и
отопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху в помещении.

Система отопления в наших домах называется центральной. Она предназначена для отопления нескольких помещений от одного теплогенератора (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота с помощью теплоносителя (горячей воды) по теплопроводам (трубам) транспортируется в отдельные помещения здания. При этом через отопительные приборы (радиаторы или, проще говоря, батареи) теплота передается воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт.
Батареи центрального отопления соприкасаются с воздухом, который получает от них теплоту и поднимается, уступая место более холодному воздуху. В результате естественной конвекции нагретые объемы воздуха поднимаются, охладившиеся – опускаются, что обуславливается разностью плотностей холодного и теплого воздуха. Так теплота вместе с воздухом передается от батареи в другие части помещения.


ФЕН

Фен — это современное техническое устройство есть практически в каждом доме. Вентилятор прогоняет воздух через трубу с тонкой длинной нагревательной спиралью. Спираль нагревается проходящим по ней электрическим током. Далее происходит передача тепла от разогретой спирали окружающему её воздуху. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи.


ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ …

( или хочешь «5» ? )

1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

2. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу раньше и в большей мере, чем сверху?

3. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

4. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью?



Урок в 8 классе «Тепловые явления»

КОНВЕКЦИЯ— это перенос энергии струями жидкости или газа.
При конвекции происходит перенос вещества в пространстве.
Объяснить явление конвекции можно тепловым расширением тел и законом Архимеда . 
Конвекция невозможна в твёрдых телах.
Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества. 

Конвекция может быть двух видов:

так, например, в лампе для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу
(или в другом устройстве — охлаждение сверху).

 

когда под действием вентиляторов, насосов, движения ложки и т.п. переносятся потоки газа или жидкости.

Красивый опыт с конвекцией жидкости.

Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.
Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.
 

Интересно, что в сильные морозы глубокие водоемы не промерзают до дна, и вода внизу имеет температуру +4 градуса Цельсия. Оказывается, что вода при такой температуре имеет наибольшую плотность и опускается на дно. Поэтому дальнейшая конвекция теплой воды наверх становится невозможной и вода более не остывает.

Керосиновая лампа, масляная…
Каково назначение лампового стекла?

Тысячелетия люди обходились без стекла, используя открытый огонь. И только Леонардо да Винчи придумал окружить огонь цилиндрическим экраном, но сначала не стеклянным, а металлическим. Только спустя 300 лет появилась стеклянная колба для лампы. Главная роль стекла усилить яркость пламени, т.е. ускорить процесс горения ( стекло усиливает приток воздуха к пламени и увеличивает тягу). Второстепенная роль — защита пламени от ветра.

 

 

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры. Если центральное отопление не работает, проведите исследования на кухне до и во время работы плиты.


Приготовьте заранее в холодильнике лед и две чашки, налейте в чашки одинаково горячую воду,закройте их блюдцами. Как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед или положив лед на крышку? Фиксируйте остывание воды в обеих чашках с помощью термометров через одинаковые интервалы времени.

Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы.

Из бумаги изготовьте спираль.  Подвесьте за центр спираль на нити так, чтобы она могла вращаться.В подвешенном состоянии держите спираль над пламенем свечи, горящей лампочкой или горелкой, соблюдая осторожность. Добейтесь вращения, объясните причины наблюдаемого явления.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

В наших домах для поддержания комфортной температуры в холодное время года воздух прогреваютбатареи центрального отопления.
За счет горячих батарей в помещении наблюдается естественная конвекция воздуха, когда его прогретые слои поднимаются вверх, уступая место более холодным.

Система отопления представляет собой оборудование, предназначенное для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения. Система отопления включает в себя: теплогенератор,служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплового генератора к отопительным приборам и отопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху в помещении.


ФЕН— это современное техническое устройство есть практически в каждом доме. Вентилятор прогоняет воздух через трубу с тонкой длинной нагревательной спиралью. Спираль нагревается проходящим по ней электрическим током. Далее происходит передача тепла от разогретой спирали окружающему её воздуху. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи.


ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ …

1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

 

2. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу раньше и в большей мере, чем сверху?

 

3. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

 

4. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью?

 

Готовимся к сдаче устного экзамена по физике: Билет №2.

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Опыты, иллюстрирующие эти явления. Объяснение этих явлений на основе знаний о молекулярном строении вещества. Их учет и использование в быту.

Теплопроводность

При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим => внутренняя энергия может быть передана от одних тел к другим,   от одной части тела к другой. Например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью. Если внести в огонь конец деревянной палки, то он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью. Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем. Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.

Выясним, как происходит передача энергии по телу. Скорость колебательного движения частиц тела увеличивается в той его части, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части тела и т. д.

При теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому. Если взять пробирку с водой и нагревать ее верхнюю часть, то вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется => у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах. Если сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх , то палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел. Следовательно, теплопроводность у газов еще меньше. Итак, теплопроводность у различных веществ различна. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаи­модействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет час­тиц, теплопроводность осуществляться не может. Если возникает необходимость предохранить тело от охлажде­ния или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки изготавливают из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют помещения от охлаждения. Помещая руку над горячей плитой или над горящей электриче­ской лампочкой, можно почувствовать, что над ними поднимаются теплые струи воздуха. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух. Такие же явления мы наблюдаем и при нагревании жидкости снизу. Нагретые слои жидкости — менее плотные и поэтому более легкие — вытесняются вверх более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагрева­ются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается. Конвекция – явление переноса энергия самими струями газа или жидкости. В отапливаемой комнате благодаря конвекции поток теплого воздуха поднимается вверх, а холодного опускается вниз. Поэтому у потолка воздух всегда теплее, чем вблизи пола.

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную. Так нагревание жидкости, а также воздуха в комнате являются примерами естественной конвекции. Вынужденная конвекция наблюдается, если перемешивать жидкость мешалкой, ложкой, насосом и т. д.

Для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу. Конвекция в твердых телах происходить не может. Частицы в твердых телах колеблются около определенной точки, удерживаемые сильным взаимным притяжением. В связи с этим при нагревании твердых тел в них не могут образовываться потоки вещества. Энергия в твердых телах может передаваться теплопроводностью. Основным источником тепла на Земле является Солнце. Земля находится от него на расстоянии 15·107 км. Все это пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество. Как известно, в вакууме перенос энергии путем теплопроводности почти невозможен. Не может происходить он и за счет конвекции. В данном случае передача энергии происходит путем излучения. Излучение – это явление переноса энергии тепловыми лучами. Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи. Она может осуществляться в полном вакууме. Излучают энергию все тела: и сильно нагретые, и слабо, например тело человека, печь, электрическая лампочка и др. Но чем выше температура тела, тем больше энергии передает оно путем излучения. При этом энергия частично поглощается этими телами, а частично отражается. При поглощении энергии тела нагреваются по-разному, в зависимости от состояния поверхности. Тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. В то же время тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью. Например, в светлом чайнике горячая вода дольше сохраняет высокую температуру, чем в темном. Способность тел по-разному поглощать энергию излучения используется на практике. Так, поверхность воздушных шаров, крылья самолетов красят серебристой краской, чтобы они не нагревались солнцем. Если же, наоборот, необходимо использовать солнечную энергию, например, в приборах, установленных на искусственных спутниках Земли, то эти части приборов окрашивают в темный цвет.

Конвекторы типа TKV-13 OC-Imp Klima

Встраиваемые в пол конвекторы с принудительной конвекцией TKV-13

 

Встраиваемые в пол конвекторы TKV-13 представляют собой устройства для отопления воздуха в помещении, работа которых основана на принципе движения воздуха под действием механических сил, создаваемых вентилятором. Они используются как в качестве самостоятельных отопительных приборов, так и в комбинации с другими отопительными устройствами в помещениях со значительной отопительной нагрузкой.

 

Тепловая мощность в зависимости от величины конвектора до 12,8 кВт.

В наличии на складе

Решетки на конвекторы заказываются отдельно

Монтажные размеры

Как правило, для установки подходят, конвекторы с высотой корпуса 105 мм. Для достижения более высоких значений теплопроизводительности можно использовать конвекторы с высотой корпуса 140 мм. Если высота установки составляет не более < 100 мм, то имеются на выбор конвекторы с высотой корпуса 80 мм (реконструкция зданий).

 

Область применения

Встраиваемые в пол конвекторы с принудительной конвекцией  предназначены для применения в помещениях с несколькими наружными ограждениями, где наблюдается низкое значение средней радиационной температуры (большие окна или стеклянные стены, несколько наружных стен и т.д.). Рекомендуемое расстояние конвектора от поверхности остекления составляет 50-200 мм.

Используются для снижения тепловых потерь, для защиты от конденсации влаги на поверхности остекления, снижения эффекта переохлаждения у поверхности наружного ограждения, предотвращения проникания холодного наружного воздуха через двери. Встраиваемые в пол конвекторы с принудительной конвекцией создают низкий уровень звуковой мощности при работе вентилятора с минимальной скоростью вращения.

 

Принцип действия

Во встраиваемых в пол конвекторах с принудительной конвекцией движение воздуха обеспечивает встроенный тангенциальный вентилятор и частично естественная конвекция. Холодный воздух, скапливаю щийся у пола, всасывается вентилятором, проходит через теплообменник, где нагре- вается и поступает в помещение. Принудительная циркуляция воздуха в помещении

и увеличенный объем воздуха, вовлеченный в движение, способствуют быстрому и равномерному прогреву помещения и повышают тепловой комфорт.

 

Составляющие TKV-13 (базовое исполнение)

1. Теплообменник

2. Тангенциальный вентилятор

3. Корпус

.

Напольная решетка в комплект не входит

 

Типы

Изготавливают 32 типоразмера встраи- ваемых в пол конвекторов TKV с длиной в диапазоне от 900 мм до 5000 мм,каждый из которых шириной 200 мм, 300 мм или 400 мм, а так же высотой 80 мм, 105 мм или 140 мм. В диапазоне длин до 3000 мм, длина изменяется с шагом 100 мм, свыше 3000 мм – с шагом 200 мм.

Комплектующие для регулирования.

Базовая модель не имеет встроенных устройств для регулирования температуры по воде и по воздуху. Заказываются как опция в дополнение к базовому исполнению.  Рекомендуем для регулировки выбирать вентили и клапаны OVENTROP.

 

Что это — теплопередача? Теплопередача в природе и технике

Поговорим о том, что такое теплопередача. Под данным термином понимают процесс переноса энергии в веществе. Он отличается сложным механизмом, описывается уравнением теплопроводности.

Разновидности теплообмена

Как подразделяется теплопередача? Теплопроводность, конвекция, излучение – три способа передачи энергии, существующие в природе.

Каждый из них имеет свои отличительные характеристики, особенности, варианты применения в технике.

Теплопроводность

Под количеством теплоты понимают сумму кинетической энергии молекул. Они при столкновении способны передавать часть своего тепла холодным частицам. Теплопроводность максимально проявляется в твердых телах, менее характерна для жидкостей, абсолютно не свойственна для газообразных веществ.

В качестве примера, подтверждающего способность твердых тел передавать тепло от одного участка к другому, рассмотрим следующий эксперимент.

Если на стальной проволоке закрепить металлические кнопки, затем поднести конец проволоки к горящей спиртовке, постепенно кнопки от нее начнут отпадать. При нагревании молекулы начинают двигаться с большей скоростью, чаще сталкиваются между собой. Именно эти частицы отдают свою энергию и тепло более холодным областям. Если в жидкостях и газах не обеспечивается достаточно быстрого оттока тепла, это приводит к резкому увеличению градиента температуры в горячей области.

Тепловое излучение

Отвечая на вопрос о том, какой вид теплопередачи сопровождается переносом энергии, необходимо отметить именно этот способ. Лучистый перенос предполагает передачу энергии путем электромагнитного излучения. Данный вариант наблюдается при температуре от 4000К, описывается уравнением теплопроводности. Коэффициент поглощения зависит от химического состава, температуры, плотности определенного газа.

Теплопередача воздуха имеет определенный предел, при увеличении потока энергии происходит рост градиента температуры, рост коэффициента поглощения. После того, как значение градиента температуры превысит адиабатический градиент, возникнет конвекция.

Что такое теплопередача? Это физический процесс передачи энергии от горячего предмета к холодному при их непосредственном контакте или через перегородку, которая разделяет материалы.

Если тела одной системы обладают разной температурой, в таком случае процесс передачи энергии происходит до тех пор, пока между ними не установится термодинамическое равновесие.

Особенности теплопередачи

Что такое теплопередача? В чем особенности данного явления? Его невозможно остановить полностью, можно только уменьшить скорость его протекания? Используется ли теплопередача в природе и технике? Именно теплообмен сопровождает и характеризует многие природные явления: эволюция планет и звезд, метеорологические процессы на поверхности нашей планеты. К примеру, совместно с обменом массой, процесс передачи тепла позволяет анализировать испарительное охлаждение, сушку, диффузию. Он осуществляется между двумя носителями тепловой энергии через твердую стенку, выступающую в роли границы раздела тел.

Теплопередача в природе и технике — это способ характеристики состояния отдельного тела, анализа свойств термодинамической системы.

Закон Фурье

Его именуют законом теплопроводности, поскольку он связывает полную мощность потерь тепла, перепад температур с площадью сечения параллелепипеда, его длиной, а также с коэффициентом теплопроводности. К примеру, для вакуума данный показатель практически равен нулю. Причина подобного явления заключается в минимальной концентрации материальных частиц в вакууме, которые могут переносить тепло. Несмотря на подобную особенность, в вакууме существует вариант передачи энергии путем излучения. Применение теплопередачи рассмотрим на основе термоса. Стенки его делают двойными для того, чтобы увеличить процесс отражения. Между ними откачивают воздух, снижая при этом потери тепла.

Конвекция

Отвечая на вопрос о том, что такое теплопередача, рассмотрим процесс переноса тепла в жидкостях либо в газах путем самопроизвольного либо вынужденного перемешивания. В случае принудительной конвекции перемещение вещества вызвано воздействием внешних сил: лопастей вентилятора, насоса. Применяется подобный вариант в тех ситуациях, когда естественная конвекция не является эффективной.

Естественный процесс наблюдается в тех случаях, когда при неравномерном нагревании происходит нагревание нижних слоев вещества. Уменьшается их плотность, они поднимаются вверх. Верхние слои, напротив, охлаждаются, тяжелеют, опускаются вниз. Далее процесс неоднократно повторяется, а при перемешивании наблюдается самоорганизация в структуру вихрей, из конвекционных ячеек формируется правильная решетка.

Благодаря естественной конвекции образуются облака, выпадают атмосферные осадки, осуществляется движение тектонических плит. Именно путем конвекции на Солнце формируются гранулы.

Правильное использование теплопередачи гарантирует минимальную потерю тепла, максимальное потребление.

Суть конвекции

Для объяснения конвекции можно использовать закон Архимеда, а также теплового расширения твердых тел и жидкостей. По мере повышения температуры происходит увеличение объема жидкости, уменьшение плотности. Под воздействием силы Архимеда вверх стремится более легкая (нагретая) жидкость, а холодные (плотные) слои попадают вниз, постепенно прогреваются.

В случае прогрева жидкости сверху теплая жидкость остается в исходном положении, поэтому не наблюдается конвекции. Именно так происходит круговорот жидкости, который сопровождается переносом энергии от прогретых участков к холодным местам. В газах конвекция происходит по аналогичному механизму.

С термодинамической точки зрения конвекцию рассматривают как вариант передачи тепла, при котором перенос внутренней энергии идет отдельными потоками веществ, нагретых неравномерно. Подобное явление встречается в природе и в быту. К примеру, отопительные радиаторы устанавливают на минимальной высоте от пола, вблизи подоконника.

Холодный воздух прогревается батареей, затем постепенно поднимается вверх, где он смешивается с холодными воздушными массами, опускаемыми от окна. Конвекция приводит к установлению в помещении равномерной температуры.

Среди распространенных примеров атмосферной конвекции приведем ветры: муссоны, бризы. Воздух, который нагревается над одними фрагментами Земли, охлаждается над другими, в результате чего происходит его циркуляция, осуществляется перенос влаги и энергии.

Особенности естественной конвекции

На нее влияет сразу несколько факторов. К примеру, воздействует на скорость естественной конвекции суточное движение Земли, морские течения, рельеф поверхности. Именно конвекция является основой выхода из кратеров вулкана и труб дыма, образования гор, парения различных птиц.

В заключение

Тепловое излучение является электромагнитным процессом со сплошным спектром, который испускается веществом, возникает благодаря внутренней энергии. Для того чтобы провести расчеты теплового излучения, в физике используют модель черного тела. Описывают тепловое излучение с помощью закона Стефана-Больцмана. Мощность излучения такого тела находится в прямо пропорциональной зависимости от площади поверхности и температуры тела, взятой в четвертой степени.

Теплопроводность возможна в любых телах, которые имеют неоднородное распределение температур. Суть явления заключается в изменении кинетической энергии молекул и атомов, определяющей температуру тела. В некоторых случаях теплопроводность считают количественной способностью определенного вещества проводить тепло.

Масштабные процессы обмена тепловой энергией не ограничиваются нагреванием поверхности земли солнечным излучением.

Серьезные конвекционные потоки в земной атмосфере характеризуются изменениями на всей планете погодных условий. При перепадах температур в атмосфере между полярными и экваториальными областями возникают конвекционные потоки: струйные течения, пассаты, холодные и теплые фронты.

Перенос тепла от земного ядра к поверхности вызывает извержения вулканов, возникновение гейзеров. Во многих регионах применяют геотермальную энергию для получения электрической энергии, обогрева жилых и промышленных помещений.

Именно теплота становится обязательным участником многих производственных технологий. Например, обработка и выплавка металлов, изготовление продуктов питания, переработка нефти, работа двигателей — все это осуществляется только при наличии тепловой энергии.

Естественная конвекция – обзор

9.3.1 Естественная конвективная теплопередача

Естественная конвекция, также называемая свободной конвекцией, возникает в результате разницы плотностей между нагретой и холодной жидкостью, что вызывает конвекционные потоки для передачи тепло от одной точки к другой. Применение естественной конвекции во многих химических и пищевых производствах. Кроме того, солнечное применение теплоносителя работает по механизму естественной конвекции. В нескольких экспериментальных и численных исследованиях естественной конвекции в наножидкостях использовались разные геометрии. Типичная экспериментальная процедура для изучения естественной конвективной теплопередачи включает нагретую поверхность, над которой содержащаяся наножидкость поглощает тепло и отдает его. С этой целью было изучено несколько геометрий, которые напоминают те, которые используются для типичных приложений, некоторые из которых изображены на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Типичные геометрии, используемые для изучения естественной конвективной теплопередачи наножидкости. (A) ограждение с наклонной стеной; (Б) ограждение волнистой стеной; (С) вертикальная пластина; (D) кольцо между двумя концентрическими цилиндрами.

Панель (A) воспроизведена с разрешения Абу-Нада, Э., Озтоп, Х.Ф., 2009 г. Влияние угла наклона на естественную конвекцию в камерах, заполненных наножидкостью медь-вода. Междунар. J. Поток теплоносителя 30, 669–678. Copyright 2009, Эльзевир; (B) от Cho, C.C., Chen, C.L., Chen, C.K., 2013. Естественная конвекционная теплопередача и генерация энтропии в корпусе с волнистыми стенками, содержащем наножидкость на водной основе. Междунар. J. Тепломассообмен. 61, 749–758. Copyright 2013, Эльзевир; (C) Хан, В.А., Азиз, А., 2011.Естественная конвекция течения наножидкости над вертикальной пластиной с равномерным поверхностным тепловым потоком. Междунар. Дж. Терм. науч. 50, 1207–1214. Copyright 2011, Эльзевир; (D) из Кадена-де ла Пенья, Н.Л., Ривера-Солорио, К.И., Паян-Родригес, Л.А., Гарсия-Куэльяр, А.Дж., Лопес-Салинас, Дж.Л., 2017. Экспериментальный анализ естественной конвекции в вертикальных кольцевых пространствах, заполненных AlN и Наножидкости на основе TiO2/минерального масла. Междунар. Дж. Терм. науч. 111, 138–145. Copyright 2017, Эльзевир.

На более ранних этапах исследований естественной конвекции с использованием наножидкостей наблюдалось ухудшение коэффициента теплопередачи при добавлении наножидкости.К основным причинам этого явления относилось осаждение наночастиц. Несмотря на то, что наночастицы очень малы и равномерно распределены в базовой жидкости, поддержание стабильности при естественной конвекции зависит только от конвекционных потоков, которые не так интенсивны, как при вынужденной конвекции. При естественной конвекции скорость жидкости слишком мала, чтобы вызвать движение наночастиц. В отличие от хаотических движений в турбулентных условиях естественная конвекция предполагает спокойные движения, которые не препятствуют агломерации или осаждению.Осаждение наночастиц на нагретой поверхности может в дальнейшем привести к снижению теплопередачи. Это связано с тем, что осажденный слой наночастиц действует как сопротивление и предотвращает контакт наножидкости с поверхностью (Wen and Ding, 2005a). Кроме того, проскальзывание между двумя фазами также ухудшило общие характеристики теплопередачи наножидкости (Putra et al., 2003). С другой стороны, теплопроводность наножидкости сама по себе не определяет ее способность к теплопередаче. На самом деле, есть и другие параметры, такие как концентрация, размер частиц и, что наиболее важно, вязкость, которые также играют роль в изменении характеристик теплопередачи.Теплопроводность и вязкость увеличиваются с концентрацией наножидкости для многих наножидкостей, хотя существуют возможности существования оптимальной концентрации для максимально возможной теплопередачи. Наряду с конвекцией из-за разницы плотностей существуют возможности конвекции из-за разницы концентраций, что усложняет систему. Также было высказано предположение, что настройка pH для стабилизации наножидкости может повлиять на теплопроводность и, следовательно, на результирующий теплообмен.

Напротив, численное исследование наножидкости показало усиление теплопередачи в корпусе (Khanafer et al., 2003). Для этого для моделирования проблемы была рассмотрена дисперсия твердых частиц, и результаты показали увеличение скорости теплопередачи с концентрацией наножидкости. Наночастицы имеют тенденцию изменять структуру потока жидкости. Таким образом, два противоречивых открытия о естественной конвекции в наножидкостях дали толчок к дальнейшим исследованиям. Наножидкость Cu/вода продемонстрировала более высокую теплопередачу по сравнению с водой в наклонном квадратном корпусе с дифференциальным обогревом (Abu-Nada and Oztop, 2009).Фактически увеличение числа Нуссельта за счет повышения концентрации наножидкости было более выраженным при более низком числе Рэлея по сравнению с более высоким числом Рэлея. Для аналогичной задачи наножидкость CuO/вода показала оптимальное значение концентрации, возникающее при определенном числе Рэлея, после которого происходит уменьшение числа Нуссельта (Ghasemi and Aminossadati, 2009). Сообщается, что это произошло из-за уменьшения влияния броуновского движения на теплопроводность наножидкости при более высоких объемных долях твердого вещества.Для естественной конвекции наножидкостей помимо теплопроводности могут играть роль и другие факторы. Другие теплофизические свойства, броуновское движение и термофорез — это лишь некоторые из них (Ho et al., 2010a). Движение наночастиц за счет термофореза приводит к накоплению наночастиц на нагретых или холодных поверхностях, образуя слой наночастиц. Кроме того, изменение других теплофизических свойств на термоактивных стенках корпуса может влиять на теплопередачу внутри слоя наножидкости в непосредственной близости от них, механизм которого необходимо раскрыть для понимания явления.

Повышенная вязкость при более высоких объемных долях считается основной причиной снижения характеристик теплопередачи даже в случае естественной конвекции наножидкости оксида алюминия в кольцевом пространстве между горизонтальными концентрическими цилиндрами. Улучшение теплопередачи улучшается с увеличением концентрации до определенного момента, после чего оно начинает ухудшаться, что приводит к оптимальной концентрации (об.%), для которой эмпирические уравнения, приведенные в уравнении. (9.32) и уравнение (9.33) также были разработаны для конкретной задачи для наножидкости Al 2 O 3 /вода с диаметром наночастиц ( d p ) в диапазоне от 25 нм до 100 нм (Cianfrini et al., 2011).

(9.32) ΦOPT = 0,002TREF2.093DP-2.085

(9.33) ΦOPT = 0.0012TREF2.072DP-0,056

В этих уравнениях T Ref — это эталонная средняя температура (° C) в диапазон от 21°C до 36°C и от 36°C до 51°C наножидкости для уравнения. (9.32) и уравнение (9.33) соответственно.

Исследование естественной конвекции над вертикальной пластиной с использованием наножидкости выявило зависимость профиля скорости, температуры и концентрации в соответствующем пограничном слое от параметра броуновского движения, параметра термофореза и параметра коэффициента плавучести в дополнение к числу Прандтля и числу Льюиса (Khan и Азиз, 2011). Другим явлением, которое, как считается, влияет на процесс естественной конвекции, является эффект Дюфура, который является обратным эффекту термофореза и объясняет возникновение теплового потока из-за градиента концентрации (Пакраван и Ягуби, 2011). Эффект Дюфура не зависит от геометрии области течения, но зависит от температуры, типа и концентрации наножидкости, теплофизических свойств базовой жидкости и дисперсных наноматериалов, а также диаметра наночастиц. Пограничные слои, образующиеся над вертикальной пластиной во время естественной конвекции, также зависят от размера и формы наночастиц (Zaraki et al., 2015). Уменьшение размера частиц приводило к увеличению как гидродинамического, так и теплового пограничного слоя. Прежде всего, тип наночастиц и базовой жидкости является основным фактором, определяющим повышение скорости теплопередачи. Фактически обнаружено, что наножидкости ZnO/вода увеличивают скорость теплопередачи, тогда как наножидкости Al 2 O 3 /вода ухудшают скорость теплопередачи. Кроме того, наножидкости на основе керосина повышали естественную конвективную теплопередачу, тогда как наножидкости на водной основе ухудшали ее.С другой стороны, наножидкости Al 2 O 3 / термальное масло продемонстрировали усиление естественной конвекции в вертикальном прямоугольном корпусе (Ilyas et al., 2017). Это стало возможным благодаря функционализации наночастиц Al 2 O 3 , что помогло повысить стабильность наножидкости.

Наножидкости, применяемые для естественной конвекции в ограждении с волнистыми стенами, показали, что их использование может повысить эффективность теплопередачи и снизить потери энергии (Cho et al., 2013). С другой стороны, также было обнаружено, что наножидкости не улучшают теплопередачу при естественной конвекции при более высоких рабочих температурах (Zaraki et al., 2015). Во время естественной конвекции в кольцевых пространствах между двумя вертикальными цилиндрами наножидкости демонстрировали плохое число Нуссельта, за исключением низкой концентрации (0,01 мас. %), что, как сообщается, происходило из-за седиментации и высокой вязкости наножидкости с высокой концентрацией (Cadena-de la Peña et al. ., 2017). Кроме того, обработка поверхности наночастиц с целью повышения их стабильности оказалась полезной.При концентрации многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ)/термомасляной наножидкости 1 мас.% повышение вязкости составило 62%, что явилось основной причиной ухудшения естественной конвекции в вертикальном прямоугольном корпусе (Ильяс и др., 2019). Аналогично, естественная конвекция в корпусе, заполненном наножидкостью МУНТ, стабилизированной с использованием гуммиарабика в качестве поверхностно-активного вещества, также показала ухудшение числа Нуссельта даже при концентрациях ниже 1 масс.%, что доказывает, что существует еще больше причин, чем просто высокая вязкость, которые способствуют ухудшение теплопередачи (Samadzadeh et al., 2020). К ним относится незначительное влияние броуновского движения, которое увеличивает температуру горячей стенки и, следовательно, сопротивление системы. Противоречивые результаты, связанные с естественной конвекцией в наножидкостях, требуют дальнейших исследований.

Естественная и принудительная конвекция Обзор и примеры | Теплопередача за счет конвекции — видео и расшифровка урока

Естественная конвекция

Тепло — это мера количества тепловой энергии, содержащейся в объекте, и ее можно количественно определить путем регистрации температуры объекта.Когда к объекту добавляется тепловая энергия, движение молекул внутри объекта увеличивается, и, в свою очередь, температура объекта увеличивается. По мере того, как тепловая энергия отводится от объекта, движение молекул внутри объекта уменьшается, и, в свою очередь, температура объекта уменьшается. Теплопередача — это перемещение тепловой энергии из области с высокой температурой в область с низкой температурой до тех пор, пока тепловая энергия не установится в равновесии. Существует множество различных путей передачи тепла, включая излучение, теплопроводность и конвекцию.

Излучение

Излучение связано с передачей тепловой энергии посредством электромагнитных волн, обычно в форме света. Теплопередача посредством излучения уникальна тем, что для ее протекания не требуется твердая, жидкая или газообразная среда. Примером передачи тепла через излучение являются явления света или тепла, генерируемые пламенем свечи.

Теплопроводность

Теплопроводность — самый простой пример теплопередачи.Проводимость включает передачу тепловой энергии через прикосновение. Например, когда человек прикасается рукой к горячему предмету, тепловая энергия передается от предмета к его руке за счет теплопроводности.

Естественная конвекция

Термин «проводимость» можно легко спутать с термином «конвекция», но эти два явления имеют разные качества. Естественная конвекция — это передача тепловой энергии через жидкость, такую ​​как жидкость или воздух, но не посредством прикосновения. Циклическое движение кипящей воды в кастрюле является примером естественной конвекции. Теплая вода на дне горшка расширяется, поднимается наверх горшка, остывает и попадает в тот же сосуд. Для возникновения конвекции тепловая энергия должна проходить через жидкость или газ. Естественная конвекция обусловлена ​​изменениями температуры, плотности и действием гравитации.

Как тепло передается посредством конвекции?

При нагревании жидкости ее молекулы не только двигаются быстрее, но и расплываются и становятся менее плотными. Жидкости будут естественным образом циркулировать из-за изменений температуры.Горячие, менее плотные жидкости будут подниматься по отношению к более холодным, более плотным жидкостям. Чтобы понять это, представьте воздушный шар, стоящий на земле. Когда воздух внутри воздушного шара нагревается, молекулы воздуха начинают подпрыгивать и расширяться. Молекулярное расширение надувает воздушный шар и заставляет его подниматься над землей. Это расширение связано с тем, что воздух внутри шара горячий и менее плотный, чем воздух вокруг шара. Воздушный шар будет продолжать подниматься и парить над землей до тех пор, пока источник тепла внутри воздушного шара не перестанет быть активным. Когда тепло больше не передается воздуху внутри воздушного шара, молекулы воздуха охлаждаются и конденсируются. Как только воздух внутри воздушного шара станет таким же или более плотным по сравнению с воздухом вокруг воздушного шара, воздушный шар упадет обратно на землю. Так работает конвекция. Нагретые молекулы жидкости или газа расширятся, станут менее плотными, чем окружающие их молекулы, и поднимутся вверх. Как только нагретые молекулы достигают точки, достаточно удаленной от источника тепла, они конденсируются и падают.Схема подъема, охлаждения и падения жидкости создает так называемую конвекционную ячейку . Ячейка естественной конвекции состоит из кругового движения молекул жидкости или газа из областей с высокой температурой в области с низкой температурой и обратно. Этот циклический характер теплопередачи вызывает повышение температуры жидкости.

Конвекционная камера

Примеры естественной конвекции

Естественную конвекцию можно наблюдать во многих различных формах. Примером естественной конвекционной ячейки, которая может повлиять на повседневную жизнь, является нагрев воздушных масс, вызывающий так называемый морской бриз. Можно почувствовать морской бриз, дующий в сторону человека, стоящего на суше рядом с пляжем или большим водоемом в жаркий летний день. В светлое время суток, когда солнце освещает поверхность Земли, воздух, расположенный над сушей, нагревается быстрее, чем воздух, расположенный над водой. По мере того, как воздушная масса, расположенная над землей, нагревается, молекулы движутся быстрее, распространяются и становятся менее плотными, чем окружающие воздушные массы, в результате чего воздушная масса поднимается.Как только воздушная масса, расположенная над сушей, поднимается, более холодный воздух, расположенный над водой, перемещается, чтобы заполнить пространство. Движение прохладного воздуха, заполняющего освободившееся пространство, может ощущаться человеком, стоящим на суше, как ветерок, дующий с воды на сушу.

%PDF-1. 7 % 812 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 812 168 0000000016 00000 н 0000004849 00000 н 0000005085 00000 н 0000005112 00000 н 0000005161 00000 н 0000005197 00000 н 0000005751 00000 н 0000005864 00000 н 0000006073 00000 н 0000006185 00000 н 0000006294 00000 н 0000006404 00000 н 0000006514 00000 н 0000006625 00000 н 0000006736 00000 н 0000006847 00000 н 0000006958 00000 н 0000007069 00000 н 0000007180 00000 н 0000007293 00000 н 0000007406 00000 н 0000007519 00000 н 0000007631 00000 н 0000007746 00000 н 0000007861 00000 н 0000007973 00000 н 0000008086 00000 н 0000008195 00000 н 0000008306 00000 н 0000008417 00000 н 0000008527 00000 н 0000008643 00000 н 0000008752 00000 н 0000008923 00000 н 0000009097 00000 н 0000009266 00000 н 0000009417 00000 н 0000009497 00000 н 0000009577 00000 н 0000009658 00000 н 0000009738 00000 н 0000009818 00000 н 0000009898 00000 н 0000009978 00000 н 0000010057 00000 н 0000010136 00000 н 0000010214 00000 н 0000010294 00000 н 0000010373 00000 н 0000010453 00000 н 0000010532 00000 н 0000010613 00000 н 0000010693 00000 н 0000010774 00000 н 0000010854 00000 н 0000010934 00000 н 0000011013 00000 н 0000011094 00000 н 0000011174 00000 н 0000011255 00000 н 0000011336 00000 н 0000011416 00000 н 0000011497 00000 н 0000011577 00000 н 0000011657 00000 н 0000011737 00000 н 0000011817 00000 н 0000011897 00000 н 0000011977 00000 н 0000012056 00000 н 0000012135 00000 н 0000012215 00000 н 0000012294 00000 н 0000012373 00000 н 0000012451 00000 н 0000012528 00000 н 0000012608 00000 н 0000012688 00000 н 0000012768 00000 н 0000012849 00000 н 0000012929 00000 н 0000013009 00000 н 0000013090 00000 н 0000013171 00000 н 0000013478 00000 н 0000014205 00000 н 0000014308 00000 н 0000020315 00000 н 0000020850 00000 н 0000021241 00000 н 0000021654 00000 н 0000022846 00000 н 0000023014 00000 н 0000023530 00000 н 0000023825 00000 н 0000024206 00000 н 0000030021 00000 н 0000030441 00000 н 0000031584 00000 н 0000031814 00000 н 0000032512 00000 н 0000033648 00000 н 0000033919 00000 н 0000034244 00000 н 0000034382 00000 н 0000035454 00000 н 0000035644 00000 н 0000035813 00000 н 0000035906 00000 н 0000036339 00000 н 0000036554 00000 н 0000036610 00000 н 0000036895 00000 н 0000037565 00000 н 0000037814 00000 н 0000038116 00000 н 0000039389 00000 н 0000039535 00000 н 0000040009 00000 н 0000040404 00000 н 0000040635 00000 н 0000044656 00000 н 0000044999 00000 н 0000046313 00000 н 0000047697 00000 н 0000048048 00000 н 0000049470 00000 н 0000050817 00000 н 0000055461 00000 н 0000102717 00000 н 0000113662 00000 н 0000114127 00000 н 0000114324 00000 н 0000114608 00000 н 0000114670 00000 н 0000115896 00000 н 0000116131 00000 н 0000116466 00000 н 0000116562 00000 н 0000116872 00000 н 0000117088 00000 н 0000117144 00000 н 0000118668 00000 н 0000118942 00000 н 0000119480 00000 н 0000119602 00000 н 0000142934 00000 н 0000142973 00000 н 0000143509 00000 н 0000143629 00000 н 0000184066 00000 н 0000184105 00000 н 0000184163 00000 н 0000184356 00000 н 0000184461 00000 н 0000184562 00000 н 0000184695 00000 н 0000184813 00000 н 0000184937 00000 н 0000185054 00000 н 0000185215 00000 н 0000185349 00000 н 0000185468 00000 н 0000185594 00000 н 0000185723 00000 н 0000185866 00000 н 0000004658 00000 н 0000003732 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 979 0 объект >поток xڤTKLQ=j1lTDOk (BvPR۠!hb 8mD7. tgtatiN7cua⽙w9)RnCb

Наблюдение in situ за изменением pH при расщеплении воды в условиях нейтрального pH: влияние естественной конвекции, обусловленное эффектами плавучести

Фотоэлектрохимическое расщепление воды в условиях pH, близких к нейтральному, предлагает безопасный и устойчивый способ производства солнечного топлива, но работа при pH, близком к нейтральному, затруднена из-за дополнительных концентрационных перенапряжений из-за ограничений массопереноса протонов и ионов гидроксида.Понимание степени этого ограничения имеет важное значение при разработке высокоэффективного устройства преобразования солнечного топлива. В настоящем исследовании локальный pH между анодом и катодом в ячейке для разделения воды отслеживается in situ с использованием фольги флуоресцентного pH-сенсора. Этой прямой визуализацией мы подтверждаем, что поддерживающие буферные ионы эффективно подавляют локальные изменения pH, и показываем, что электрохимические реакции вызывают естественную конвекцию электролита в ячейке без перемешивания. Наблюдаемая конвекция электролита при низких плотностях тока (<2 мА см -2 ) возникает из-за эффектов плавучести из-за изменения локальной плотности электролита за счет истощения и накопления ионов.Мультифизическое моделирование, включающее эффект плавучести, показывает, что естественная конвекция, вызванная электрохимическими реакциями, стабилизирует локальный рН, что согласуется с нашими экспериментальными наблюдениями. Напротив, модель без эффекта плавучести предсказывает значительные сдвиги локального рН от p K a буфера даже при низких плотностях тока. Эта экспериментально подтвержденная модель показывает, что естественная конвекция, вызванная электрохимическими реакциями, значительно влияет на общий массоперенос, особенно в непосредственной близости от электродов, и поэтому ее следует учитывать при проектировании и оценке устройств преобразования солнечного топлива.

Эта статья находится в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент. .. Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Естественная конвекция в корпусах | СпрингерЛинк

‘) переменная голова = документ.getElementsByTagName(«голова»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document. querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») документ.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle. setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») переключать.addEventListener(«щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.удалить («расширить») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window. fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Модальный: ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.установить атрибут ( «действие», formAction. replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { форма.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.отправить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) документ.body.appendChild(modal. domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { мероприятие.предотвратить по умолчанию () документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { вар buyboxWidth = buybox.offsetWidth ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«. цена-варианта-покупки») вар форма = вариант.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключить.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») форма.скрытый = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

 
 
Крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства. Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком аудитория.
   
 
 
Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах. Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
   
 
 
2022 цены уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке. Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
   
 
 
Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. Так как некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
   
 
 
Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через веб-форму обратной связи. В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
   
 
 
Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.
   
 

14.

6: Конвекция — Физика LibreTexts

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Обсудите способ передачи тепла конвекцией.

Конвекция управляется крупномасштабным потоком вещества.В случае Земли атмосферная циркуляция вызвана потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и потоком холодного воздуха от полюсов к тропикам. (Обратите внимание, что вращение Земли вызывает наблюдаемый восточный поток воздуха в северном полушарии). Автомобильные двигатели охлаждаются потоком воды в системе охлаждения, а водяной насос поддерживает подачу холодной воды к поршням. Кровеносная система используется организмом: когда тело перегревается, кровеносные сосуды в коже расширяются (расширяются), что увеличивает приток крови к коже, где она может охлаждаться за счет потоотделения.Эти сосуды становятся меньше, когда на улице холодно, и больше, когда жарко (поэтому течет больше жидкости и передается больше энергии).

Тело также теряет значительную часть своего тепла в процессе дыхания.

Хотя конвекция обычно более сложна, чем проводимость, мы можем описать конвекцию и сделать некоторые простые, реалистичные расчеты ее эффектов. Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами: горячий воздух поднимается вверх, потому что плотность уменьшается с повышением температуры.Дом на рисунке \(\PageIndex{1}\) поддерживается таким же образом, как и кастрюля с водой на плите на рисунке \(\PageIndex{2}\). Океанические течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую. Оба являются примерами естественной конвекции.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается вверх, образуя конвективный контур, передающий энергию в другие части помещения. По мере того как воздух охлаждается на потолке и снаружи стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем комнатный воздух, и опускается на пол.Правильно спроектированная система отопления, использующая естественную конвекцию, подобная этой, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома. После прохождения внутрь теплопередача к другим частям горшка происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, ее плотность уменьшается, и она поднимается, чтобы передать тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс продолжает повторяться.

Эксперимент на дом: конвекционные рулетики на нагретой сковороде

Возьмите две маленькие кастрюли с водой и с помощью пипетки поместите каплю пищевого красителя на дно каждой. Одну оставьте на столе, а другую нагрейте над плитой. Следите за тем, как цвет распространяется и сколько времени требуется цвету, чтобы достичь вершины. Посмотрите, как образуются конвективные петли.

Пример \(\PageIndex{1}\): расчет теплопередачи конвекцией: конвекция воздуха через стены дома

Большинство домов негерметичны: воздух входит и выходит через двери и окна, через трещины и щели, по проводке к выключателям и розеткам и так далее.6 \, Дж} {1800 \, с} = 4,64 \, кВт. \]

Обсуждение

Эта скорость теплопередачи равна мощности, потребляемой примерно сорока шестью 100-ваттными лампочками. Новопостроенные дома рассчитаны на время оборота 2 часа или более, а не на 30 минут для дома из этого примера. Обычно используются зачистка от атмосферных воздействий, уплотнение и улучшенные уплотнители окон. В очень холодном (или жарком) климате иногда принимаются более экстремальные меры для достижения жесткого стандарта более 6 часов на один оборот воздуха.Еще более длительное время оборота вредно для здоровья, поскольку для снабжения кислородом для дыхания и разбавления бытовых загрязнителей требуется минимальное количество свежего воздуха. Термин, используемый для обозначения процесса проникновения наружного воздуха в дом через щели вокруг окон, дверей и фундамента, называется «инфильтрацией воздуха».

Холодный ветер гораздо более холоден, чем неподвижный холодный воздух, потому что конвекция в сочетании с проводимостью в теле увеличивает скорость, с которой энергия передается от тела. oC\)»> -40 -44 -59 -73 -82 -84

Хотя воздух может быстро передавать тепло посредством конвекции, он является плохим проводником и, следовательно, хорошим изолятором.Количество доступного пространства для воздушного потока определяет, действует ли воздух как изолятор или проводник. Пространство между внутренней и внешней стенами дома, например, составляет около 9 см (3,5 дюйма) — этого достаточно для эффективной конвекции. Добавление изоляции стен предотвращает поток воздуха, поэтому потери (или приток) тепла уменьшаются. Точно так же зазор между двумя стеклами окна с двойным остеклением составляет около 1 см, что предотвращает конвекцию и использует низкую проводимость воздуха для предотвращения больших потерь.Мех, волокно и стекловолокно также используют преимущества низкой проводимости воздуха, задерживая его в пространствах, слишком маленьких для поддержания конвекции, как показано на рисунке. Мех и перья легкие и поэтому идеально подходят для защиты животных.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Мех наполняется воздухом, разбивая его на множество маленьких карманов. Конвекция здесь очень медленная, потому что петли очень маленькие. Низкая проводимость воздуха делает мех очень хорошим легким изолятором.

Некоторые интересные явления происходят , когда конвекция сопровождается фазовым переходом .Он позволяет нам охлаждаться за счет потоотделения, даже если температура окружающего воздуха превышает температуру тела. Для испарения пота с кожи требуется тепло от кожи, но без притока воздуха воздух становится насыщенным и испарение прекращается. Воздушный поток, вызванный конвекцией, заменяет насыщенный воздух сухим воздухом, и испарение продолжается.

Пример \(\PageIndex{2}\): расчет потока массы при конвекции: теплопередача пота от тела

Средний человек в состоянии покоя выделяет тепло со скоростью около 120 Вт.С какой скоростью должна испаряться вода из тела, чтобы избавиться от всей этой энергии? (Это испарение может происходить, когда человек сидит в тени, а температура окружающей среды такая же, как температура кожи, что исключает передачу тепла другими способами. )

Стратегия

Энергия необходима для фазового перехода \((Q = mL_v)\). Таким образом, потери энергии в единицу времени составляют \[\dfrac{Q}{t} = \dfrac{mL_v}{t} = 120 \, W = 120 \, Дж/с.\]

Разделим обе части уравнения на \(L_v\), чтобы найти, что масса, испаряемая в единицу времени, равна \[\dfrac{m}{t} = \dfrac{120 \, J/s}{L_v}.\]

Решение

(1) Вставьте значение скрытой теплоты из [ссылка], \(L_v = 2430 \, кДж/кг = 2430 \, Дж/г\). Это дает \[\dfrac{m}{t} = \dfrac{120 \, Дж/с}{2430 \, Дж/г} = 0,0494 \, г/с = 2,96 \, г/мин\]

Обсуждение

Скорость испарения около 3 г/мин представляется разумной. Это будет около 180 г (около 7 унций) в час. Если воздух очень сухой, пот может незаметно испариться. Значительное количество испарения также происходит в легких и дыхательных путях.

Другой важный пример сочетания фазового перехода и конвекции возникает при испарении воды из океанов. Тепло отводится от океана при испарении воды. Если водяной пар конденсируется в капли жидкости при образовании облаков, в атмосферу выделяется тепло. Таким образом, происходит общий перенос тепла из океана в атмосферу. Этот процесс является движущей силой грозовых облаков, тех огромных кучевых облаков, которые поднимаются в стратосферу на высоту до 20,0 км.Водяной пар, переносимый конвекцией, конденсируется, высвобождая огромное количество энергии. Эта энергия заставляет воздух расширяться и подниматься туда, где он холоднее. В этих более холодных регионах происходит больше конденсата, что, в свою очередь, поднимает облако еще выше. Такой механизм называется положительной обратной связью, так как процесс усиливает и ускоряет сам себя. Эти системы иногда вызывают сильные бури с молниями и градом и представляют собой механизм, вызывающий ураганы.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Кучевые облака образуются из-за водяного пара, который поднимается вверх из-за конвекции.Подъем облаков управляется механизмом положительной обратной связи. (кредит: Майк Лав) Рисунок \(\PageIndex{5}\): Конвекция, сопровождаемая изменением фазы, высвобождает энергию, необходимую для того, чтобы вытолкнуть эту грозовую тучу в стратосферу. (Фото: Херардо Гарсия Моретти) Рисунок \(\PageIndex{6}\): Фазовый переход, происходящий при таянии этого айсберга, связан с огромной теплопередачей. (кредит: Доминик Алвес)

Движение айсбергов — еще один пример конвекции, сопровождающейся изменением фазы. Предположим, айсберг дрейфует из Гренландии в более теплые воды Атлантики.Тепло отводится от теплой океанской воды, когда тает лед, и выделяется на сушу, когда на Гренландии формируется айсберг.

Упражнение \(\PageIndex{1}\)

Объясните, почему использование вентилятора летом так освежает!

Ответить

Использование вентилятора увеличивает поток воздуха: теплый воздух рядом с вашим телом заменяется более холодным воздухом из других мест. Конвекция увеличивает скорость теплопередачи, так что движущийся воздух «чувствует» себя холоднее, чем неподвижный воздух.

Резюме

  • Конвекция — это перенос тепла макроскопическим движением массы. Конвекция может быть естественной или принудительной и обычно передает тепловую энергию быстрее, чем теплопроводность. В таблице приведены коэффициенты охлаждения ветром, указывающие на то, что движущийся воздух имеет такой же охлаждающий эффект, как и гораздо более холодный стационарный воздух. Конвекция, происходящая вместе с фазовым переходом , может передавать энергию из холодных регионов в теплые.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.