Конвекция физика доклад: Статья по физике на тему: Конвекция читать

Содержание

Статья по физике на тему: Конвекция читать

Главная>Статьи по химии

Конвекция

Это способность переносить тепло потоками вещества. Данное явление существует как в жидкостях, так и в газах и в сыпучей среде. Конвекция бывает естественной, что подразумевает самопроизвольное возникновение при неравномерной тепловой нагрузке. Нижние частицы нагреваясь и облегчаясь движутся вверх, а верхние наоборот, формируется процесс перемешивания, который повторяется вновь и вновь. При выполнении некоторых условий самоперемешивание превращается в структурные вихри с условно правильной решеткой в виде конвекционных ячеек. Конвекция подразделяется на: турбулентная и ламинарная.

Примерами конвекции в природе являются облака и их формирование. Движение тектонических плит и гранулирование на Солнце — это тоже естественная конвекция в природе. Искусственная конвекция связана с перемещением частиц, вызванным принудительными действиями извне. Принудительная конвекция применяется, если эффекта естественной недостаточно. К примеру, движение лопастей вентиляционных приборов, работа насосного оборудования, перемещивание веществ венчиком и т.п.

По причине возникновения конвекция подразделяется на: стрессовую, гравитационную, термокапиллярную, магнитную и термодинамическую. Наиболее популярно распространение конвекции в жидких и газообразных средах описал Буссинеск. К примеру, под капиллярной конвекцией следует понимать явление в жидкой среде, когда на ее свободную поверхность оказывают влияние перепады напряжения, скажем, изменение температуры воды. При этом интенсивность термокапиллярной конвекции мала и в обычной жизни признается несущественной. Но в космическом пространстве благодаря данному виду конвекции в сосудах возникают движения.

В природе естественная конвекция бывает в нижних слоях Земли, в ее недрах, в пучине океана. Воздействие при этом обусловлено архимедовой силой, когда различие в плотности нагретого и холодного веществ заставляет перемещаться их частицы в направлении, противоположном действию силы тяжести.

Результатом такого движения является то, что постепенно температура вещества выравнивается. Если тепло подведено стационарно, то конвекционные потоки также будут стационарными. А интенсивность их всегда обусловлена температурным различием в слоях.

см. также:
Все статьи по физике

Конвекция — это, что такое, какие, определение, значение, доклад, реферат, конспект, сообщение, вики — WikiWhat

Конвекция в жидкости

Подогрев жидкости (рис. 58, а) приводит к тому, что она расширяется и более лёгкая жидкость поднимается, образуя конвекционную струю. На рисунке стрелками показано движение струй жидкости.

Конвекция газов

В газах образуется не струя, а пузырь (рис. 58, б), в котором температура выше, чем в окружающей среде. Размер пузыря зависит от физических условий. Например, в конвективной зоне Солнца его диаметр достигает 700—800 км. Нагретый воздух легче и поднимается под действием силы Архимеда.

При подъ­ёме давление в окружающей среде уменьшается и пузырь рас­ширяется. Поскольку теплопроводность газа мала, пузырь рас­ширяется адиабатически, и температура в нем падает.

Адиабатический гра­диент

Если проследить за отдельным пузырём и фиксировать изменение температуры в нем в зависимости от положения пузыря, то обнаружится, что определённый таким образом градиент тем­пературы имеет строго определённое значение в зависимости от физических условий (температуры, плотности химического состава вещества) — значение, называемое адиабатическим гра­диентом.

Если градиент температуры окружающего газа больше ади­абатического, то по мере подъёма газ в пузыре остаётся более горячим, чем окружающий газ, и пузырь продолжает подни­маться. Если же температура окружающей среды падает мед­ленно (градиент температуры меньше адиабатического), то пу­зырь быстро сливается с окружающим газом, и конвекция не возникает. При развитой конвекции значение градиента тем­пературы только на малую величину превышает адиабатиче­ский градиент. Пузырь в процессе движения разрушается, пе­редавая свою энергию окружающей среде.

Примеры конвекции

Каждый из нас встречался с конвекцией достаточно часто. Ниже приведено несколько примеров. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Посмотрите на закипающую, но ещё не закипевшую воду в кастрюле. Движение воды в ней и есть конвекция в жидкости. Труднее увидеть конвекцию в газах, но и это возможно. В жаркий летний день Солнце на­гревает почву, которая, в свою очередь, нагревает воздух. Гра­диент температуры в воздухе достаточно большой, и пузырь, оторвавшись, поднимается вверх. Его не видно, но когда тем­пература в пузыре падает до точки росы, начинается конден­сация воды и появляется облако. Астроному известно прояв­ление конвекции на Солнце — это грануляция. Каждая гранула представляет собой горячий пузырь, вернее его верхнюю часть, выходящую на поверхность Солнца.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 58. Конвекция (а — в жидкости; б — в газе)
На этой странице материал по темам:
  • Примеры конвексии

  • Пртмеры конвекции

  • Сообщение на тему конвекция 1948 г.р

  • Доклад «конвекция».

  • Рримеры конвекции

Конвекция — это, что такое, какие, определение, значение, доклад, реферат, конспект, сообщение, вики — WikiWhat

Конвекция в жидкости

Подогрев жидкости (рис. 58, а) приводит к тому, что она расширяется и более лёгкая жидкость поднимается, образуя конвекционную струю. На рисунке стрелками показано движение струй жидкости.

Конвекция газов

В газах образуется не струя, а пузырь (рис.

58, б), в котором температура выше, чем в окружающей среде. Размер пузыря зависит от физических условий. Например, в конвективной зоне Солнца его диаметр достигает 700—800 км. Нагретый воздух легче и поднимается под действием силы Архимеда. При подъ­ёме давление в окружающей среде уменьшается и пузырь рас­ширяется. Поскольку теплопроводность газа мала, пузырь рас­ширяется адиабатически, и температура в нем падает.

Адиабатический гра­диент

Если проследить за отдельным пузырём и фиксировать изменение температуры в нем в зависимости от положения пузыря, то обнаружится, что определённый таким образом градиент тем­пературы имеет строго определённое значение в зависимости от физических условий (температуры, плотности химического состава вещества) — значение, называемое адиабатическим гра­диентом.

Если градиент температуры окружающего газа больше ади­абатического, то по мере подъёма газ в пузыре остаётся более горячим, чем окружающий газ, и пузырь продолжает подни­маться.

Если же температура окружающей среды падает мед­ленно (градиент температуры меньше адиабатического), то пу­зырь быстро сливается с окружающим газом, и конвекция не возникает. При развитой конвекции значение градиента тем­пературы только на малую величину превышает адиабатиче­ский градиент. Пузырь в процессе движения разрушается, пе­редавая свою энергию окружающей среде.

Примеры конвекции

Каждый из нас встречался с конвекцией достаточно часто. Ниже приведено несколько примеров. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Посмотрите на закипающую, но ещё не закипевшую воду в кастрюле. Движение воды в ней и есть конвекция в жидкости. Труднее увидеть конвекцию в газах, но и это возможно. В жаркий летний день Солнце на­гревает почву, которая, в свою очередь, нагревает воздух. Гра­диент температуры в воздухе достаточно большой, и пузырь, оторвавшись, поднимается вверх. Его не видно, но когда тем­пература в пузыре падает до точки росы, начинается конден­сация воды и появляется облако.

Астроному известно прояв­ление конвекции на Солнце — это грануляция. Каждая гранула представляет собой горячий пузырь, вернее его верхнюю часть, выходящую на поверхность Солнца.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 58. Конвекция (а — в жидкости; б — в газе)

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Код и классификация направлений подготовки Код группы образовательной программы Наименование групп образовательных программ Количество мест
8D01 Педагогические науки   
8D011 Педагогика и психология D001 Педагогика и психология 45
8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения D002 Дошкольное обучение и воспитание 5
8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации D003 Подготовка педагогов без предметной специализации 22
8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития D005 Подготовка педагогов физической культуры 7
8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам D010 Подготовка педагогов математики 30
D011 Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки) 23
D012 Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки) 35
D013 Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки)
22
D014 Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки) 18
D015 Подготовка педагогов географии 18
8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам D016 Подготовка педагогов истории 17
8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе D017 Подготовка педагогов казахского языка и литературы 37
D018 Подготовка педагогов русского языка и литературы 24
D019 Подготовка педагогов иностранного языка 37
8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию D020 Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию 10
8D019 Cпециальная педагогика D021 Cпециальная педагогика 20
    Всего 370
8D02 Искусство и гуманитарные науки   
8D022 Гуманитарные науки D050 Философия и этика 20
D051 Религия и теология 11
D052 Исламоведение 6
D053 История и археология 33
D054 Тюркология 7
D055 Востоковедение 10
8D023 Языки и литература D056 Переводческое дело, синхронный перевод 16
D057 Лингвистика 15
D058 Литература 26
D059 Иностранная филология 19
D060 Филология 42
    Всего 205
8D03 Социальные науки, журналистика и информация   
8D031 Социальные науки D061 Социология 20
D062 Культурология 12
D063 Политология и конфликтология 25
D064 Международные отношения 13
D065 Регионоведение 16
D066 Психология 17
8D032 Журналистика и информация D067 Журналистика и репортерское дело 12
D069 Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело 3
    Всего 118
8D04 Бизнес, управление и право   
8D041 Бизнес и управление D070 Экономика 39
D071 Государственное и местное управление 28
D072 Менеджмент и управление 12
D073 Аудит и налогообложение 8
D074 Финансы, банковское и страховое дело 21
D075 Маркетинг и реклама 7
8D042 Право D078 Право 30
    Всего 145
8D05 Естественные науки, математика и статистика      
8D051 Биологические и смежные науки D080 Биология 40
D081 Генетика 4
D082 Биотехнология 19
D083 Геоботаника 10
8D052 Окружающая среда D084 География 10
D085 Гидрология 8
D086 Метеорология 5
D087 Технология охраны окружающей среды 15
D088 Гидрогеология и инженерная геология 7
8D053 Физические и химические науки D089 Химия 50
D090 Физика 70
8D054 Математика и статистика D092 Математика и статистика 50
D093 Механика 4
    Всего 292
8D06 Информационно-коммуникационные технологии   
8D061 Информационно-коммуникационные технологии D094 Информационные технологии 80
8D062 Телекоммуникации D096 Коммуникации и коммуникационные технологии 14
8D063 Информационная безопасность D095 Информационная безопасность 26
    Всего 120
8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли   
8D071 Инженерия и инженерное дело D097 Химическая инженерия и процессы 46
D098 Теплоэнергетика 22
D099 Энергетика и электротехника 28
D100 Автоматизация и управление 32
D101 Материаловедение и технология новых материалов 10
D102 Робототехника и мехатроника 13
D103 Механика и металлообработка 35
D104 Транспорт, транспортная техника и технологии 18
D105 Авиационная техника и технологии 3
D107 Космическая инженерия 6
D108 Наноматериалы и нанотехнологии 21
D109 Нефтяная и рудная геофизика 6
8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли D111 Производство продуктов питания 20
D114 Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия 9
D115 Нефтяная инженерия 15
D116 Горная инженерия 19
D117 Металлургическая инженерия 20
D119 Технология фармацевтического производства 13
D121 Геология 24
8D073 Архитектура и строительство D122 Архитектура 15
D123 Геодезия 16
D124 Строительство 12
D125 Производство строительных материалов, изделий и конструкций 13
D128 Землеустройство 14
8D074 Водное хозяйство D129 Гидротехническое строительство 5
8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) D130 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) 11
    Всего 446
8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы   
8D081 Агрономия D131 Растениеводство 22
8D082 Животноводство D132 Животноводство 12
8D083 Лесное хозяйство D133 Лесное хозяйство 6
8D084 Рыбное хозяйство D134 Рыбное хозяйство 4
8D087 Агроинженерия D135 Энергообеспечение сельского хозяйства 5
D136 Автотранспортные средства 3
8D086 Водные ресурсы и водопользование D137 Водные ресурсы и водопользования 11
    Всего 63
8D09 Ветеринария   
8D091 Ветеринария D138 Ветеринария 21
    Всего 21
8D11 Услуги   
8D111 Сфера обслуживания D143 Туризм 11
8D112 Гигиена и охрана труда на производстве D146 Санитарно-профилактические мероприятия 5
8D113 Транспортные услуги D147 Транспортные услуги 5
D148 Логистика (по отраслям) 4
8D114 Социальное обеспечение D142 Социальная работа 10
    Всего 35
    Итого 1815
    АОО «Назарбаев Университет» 65
    Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан 10
    Всего 1890

Теплота.

Виды теплообмена реферат по физике

Реферат по ФИЗИКЕ На тему: «Теплота. Теплообмен и его виды» г.Владикавказ 2005 План: 1. Введение. Понятие теплоты 2. Теплопередача 3.Три основных вида передачи тепла 4. Роль теплоты и её использование 5. Список использованной литературы 1. Введение ТЕПЛОТА, кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большой чашке с водой заключается больше теплоты, чем в маленькой, а в ведре с холодной водой его может быть больше, чем в чашке с горячей водой (хотя температура воды в ведре и ниже). Теплота играет важную роль в жизни человека, в том числе и в функционировании его организма. Часть химической энергии, содержащейся в пище, превращается в теплоту, благодаря чему температура тела поддерживается вблизи 37 градусов Цельсия. Тепловой баланс тела человека зависит также от температуры ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ Вещества и материалы Теплопроводность, Вт/(м F 04 4 К) Металлы Алюминий 205 Бронза 105 Висмут 8,4 Вольфрам 159 Железо 67 Золото 287 Кадмий 96 Магний 155 Медь 389 Мышьяк 188 Никель 58 Платина 70 Ртуть 7 Свинец 35 Цинк 113 Другие материалы Асбест 0,08 Бетон 0,59 Воздух 0,024 Гагачий пух (неплотный) 0,008 Дерево (орех) 0,209 Магнезия (MgO) 0,10 Опилки 0,059 Резина (губчатая) 0,038 Слюда 0,42 Стекло 0,75 Углерод (графит) 15,6 Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) являются также хорошими проводниками электричества. Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление, называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности работы многих устройств – от приборов микроэлектроники до линий электропередачи и больших электромагнитов. Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими принудительную циркуляцию воздуха. Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя. Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона q = hA (TW F 0 2 D T F 0 A 5), где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь поверхности источника тепла (в м2), TW и T F 0 A 5 – температуры источника и его окружения (в кельвинах). Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2хК). Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность – это сложное движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих молекулярные. Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой. Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса. Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и лучистый теплообмен. Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи – лучистый теплообмен – отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение – это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности температур. На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимой части спектра. Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток

Теплопередача в природе и технике (Реферат)

Содержание:

  1. Теплопередача
  2. Три основных типа теплопередачи
  3. Роль тепла и его использование
  4. Заключение
Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 28.08.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Введение:

Тепло, кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяется интенсивное хаотическое движение молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Температура является мерой интенсивности движения молекул количество  тепло, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы;например, при той же температуре, в большой чашке воды, больше тепла, чем маленький, и в ведре с холодной водой это может быть больше, чем чашка горячей воды (хотя температура воды в ведре ниже).

Тепло играет важную роль в жизни человека, в том числе в функционировании его тело. Часть химической энергии, содержащейся в пище, преобразуется в тепло, благодаря которому температура тела поддерживается около 37 градусов Цельсия. Тепловой баланс организма человека также зависит от температуры окружающей среды, и люди вынуждены тратить много энергии на отопление жилых помещений и производственные помещения зимой и для их охлаждения летом. Наиболее эта энергия поставляется тепловыми двигателями, например, котельными и паровые турбины электростанций, работающих на ископаемом топливе (уголь, нефть) и производство электроэнергии.

До конца 18 века. тепло считалось материальным веществом, полагая, что Температура тела определяется количеством «калорийности» жидкость или калорийность. Позже Б. Румфорд, Дж. Джоуль и другие физики время остроумных экспериментов и рассуждений опровергло «калорийность» теория, доказывающая, что тепло невесомо и может быть получено в любом количестве просто механическим движением. Тепла в себе нет материя это просто энергия движения своих атомов или молекул. Именно современная физика придерживается этого понимания тепла.

Теплопередача

Теплопередача это процесс передачи тепла внутри тела или от одного кузов к другому, из-за разницы температур. Интенсивность передачи тепло зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется Экспериментально установленные законы природы. Эффективно создавать работающие системы отопления или охлаждения, различные двигатели, Электростанции, системы теплоизоляции, необходимо знать принципы теплообмена. В В некоторых случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космические корабли и т. д.), а в других должно быть столько же (паровые котлы, теплообменники, кухонная утварь).

Три основных типа теплопередачи

Существует три основных типа теплопередачи: проводимость, конвекция и лучистый теплообмен. Теплопроводность. Если внутри тела есть разница температур, то тепловая энергия передается от горячей части к более холодной такие тип теплопередачи из-за тепловых движений и столкновений молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердом теле органов это можно наблюдать визуально. Таким образом, при нагревании стального прута с на одном конце в пламени газовой горелки тепловая энергия передается вдоль стержня, и свечение распространяется на некотором расстоянии от нагреваемого конца (с расстояние от места нагрева все меньше и меньше).

Скорость теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температура, т. е. отношение DТ / Dx разности температур на концах прут на расстояние между ними. Это также зависит от площади поперечного сечение стержня (в м2) и коэффициент теплопроводности материала.

Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно уменьшить, уменьшив одно из величины коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях, последние значения практически постоянны, и, следовательно, чтобы поддерживать желаемую температуру в комнате, осталось уменьшить Теплопроводность стен, т.е. улучшается их теплоизоляция. 

Теплопроводность металлов обусловлена ​​колебаниями кристаллической решетки и движение большого количества свободных электронов (иногда называемых электронными газ). Движение электронов также отвечает за электропроводность металлов, и поэтому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) также являются хорошими проводниками электричества.

Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко снижается при понижение температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 К). Это феномен называется сверхпроводимость, используется для повышения эффективности работа многих устройств от микроэлектронных устройств до линий передача электроэнергии и большие электромагниты.

Конвекция. Как мы уже говорили, при подаче тепла на жидкость или газ интенсивность движения молекул увеличивается, и, как следствие, давление. Если объем жидкости или газа не ограничен, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и из-за выталкивающих (архимедовых) сил, нагретая часть среды движется вверх (а именно следовательно, теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Это это явление называется конвекцией. Чтобы не тратить тепло от системы отопления впустую, вам нужно использовать современные обогреватели, которые обеспечивают принудительная циркуляция воздуха.

Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагретой среде зависит от начальная скорость движения молекул, плотность, вязкость, теплопроводность и теплоемкость и окружающая среда; Размер и форма нагревателя также очень важны.  

Коэффициент конвективного теплообмена h зависит от свойств среды, начальная скорость его молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в ед. Вт / (м2хК). Значение h не одинаково для случаев, когда воздух вокруг нагревателя стационарный (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушный поток (принудительная конвекция). В простых случаях поток жидкости вдоль трубы или обтекания плоской поверхности, коэффициент h можно рассчитать теоретически. Тем не менее, найти аналитическое решение проблемы конвекции для Турбулентное течение среды еще не было успешным. Турбулентность это сложно хаотическое на весах движение жидкости (газа), значительно превышающее молекулярное.

Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело помещают в стационарную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные потоки и пограничный слой. Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную роль в определении коэффициента конвективного теплообмена.  При проектировании теплообменников, систем необходимо учитывать конвекцию кондиционер, высокоскоростной самолет и многое другое другие устройства. Во всех таких системах одновременно с конвекцией она имеет место теплопроводности, как между твердыми телами, так и в окружающей среде их окружение. При повышенных температурах важную роль могут сыграть лучистый теплообмен.

Лучистый теплообмен. Третий тип теплообмена лучистый теплообмен отличается от теплопроводности и конвекции тем, что тепло в этом случае может передается через вакуум. Его сходство с другими методами теплообмена в Дело в том, что это также связано с перепадом температур. Тепловое излучение одно от видов электромагнитного излучения. Другие его типы радиоволны, ультрафиолетовое и гамма-излучение возникают при отсутствии разницы температуры.

Тепловое излучение может сопровождаться излучением видимый свет, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимая часть спектра.

Представленный закон теплового излучения справедлив только для идеального излучатель так называемое черное тело. Нет реального тела это не так, хотя плоская черная поверхность по своим свойствам приближается к абсолютно черному телу. Светлые поверхности излучают относительно слабый Чтобы учесть отклонение от идеала многочисленных «Серые» тела, справа от выражения, описывающего закон Стефана Больцман, ввести коэффициент меньше единицы, называется радиационной способность. Для плоской черной поверхности этот коэффициент может достигать 0,98, а для полированного металла зеркало не превышает 0,05.

Соответственно, абсорбция высока для черного тела и низкая для зеркала. Жилые и офисные помещения часто отапливаются небольшими электрическими излучатели тепла; красноватое свечение их спиралей является видимым тепловым Излучение близко к краю инфракрасной части спектра. Помещения нагревается от тепла, которое переносится в основном невидимой инфракрасной частью излучение. Тепловой источник используется в приборах ночного видения радиационный и ИК-чувствительный приемник, позволяющий видеть в темнота.

Солнце является мощным излучателем тепловой энергии; это нагревает Землю даже расстояние 150 млн. км. Зарегистрированные года в год на станциях, расположенных во многих частях мира приблизительно 1,37 Вт / м2. Солнечная энергия является источником жизни на Земле. Мы ищем способы использовать его наиболее эффективно созданный солнечные панели, которые позволяют обогревать ваш дом и получать электричество для бытовые нужды.

Роль тепла и его использование

Глобальные процессы теплопередачи не ограничиваются нагревом Земли солнечным излучение. Массивные конвекционные потоки в атмосфере определяются ежедневные изменения погодных условий по всему миру. Изменения температуры в атмосфере между экваториальной и полярной областями вместе силы Кориолиса из-за вращения Земли приводят к появлению постоянно изменяющиеся конвекционные потоки, такие как пассаты, струи течения, а также теплые и холодные фронты.

Теплопередача (из-за теплопроводности) от расплавленного ядра Земли к его поверхность приводит к вулканическим извержениям и появлению гейзеров. В некоторых В регионах геотермальная энергия используется для отопления помещений и выработка энергии. Тепло является незаменимым участником практически всех производственных процессов.

Заключение

Мы упомянем наиболее важные из них, такие как выплавка и обработка металлов, работа двигателя, пищевая промышленность, химический синтез, переработка нефти, изготовление самых разнообразных изделий из кирпича и посуды к автомобилям и электронным устройствам.

Многие промышленные производства и транспорта, а также тепловые электростанции не являются может работать без тепловых двигателей устройств, которые преобразуют тепло в полезная работа. Примерами таких машин являются компрессоры, турбины, паровые, бензиновые и реактивные двигатели. Важный источник тепла для таких целей, как производство электроэнергии и транспортировать, обслуживать ядерные реакции. В 1905 году А. Эйнштейн показал, что масса и энергия связаны соотношением E = mc2, т. е. может переходить друг в друга. Скорость света c очень высокая: 300 тыс. км/с. 

Это означает, что даже небольшое количество вещества может дать огромное количество энергия. Так, из 1 кг делящегося вещества (например, урана) теоретически возможно получить энергию, которую электростанция дает за 1000 дней непрерывной работы мощностью 1 МВт.

доклад:теплопроводность тел,конвекция и излучения — Школьные Знания.com

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА (или теплообмен) — один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы. 
Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними. 
Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому. 
Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене.  
Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. 

КОНВЕКЦИЯ — это перенос энергии струями жидкости или газа. 
Конвекция происходит за счет перемешивания вещества жидкой или газообразной среды. 
Конвекция невозможна в твёрдых телах. 
Существует зависимость скорости конвекции от плотности вещества и от разницы температур соприкасающихся тел. 
Конвекция может быть естественной и принудительной, например, с помощью вентилятора. 
ИЗЛУЧЕНИЕ 
Все окружающие нас предметы излучают тепло в той или иной мере. Излучая энергию, тела остывают. 
Чем выше температура тела, тем интенсивнее тепловое излучение. 
Тепловое (инфракрасное) излучение не воспринимается глазом. 
Теплопередача способом излучения возможна в любом веществе и в вакууме. 
Тела способны не только излучать, но и поглощать тепловое излучение, при этом они нагреваются. 
Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые или имеющие зеркальную, или полированную поверхность, и лучше излучают.  
Как фантастично выглядел бы окружающий мир, если бы мы могли видеть недоступные нашему глазу тепловые излучения других тел! 
Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества. Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы называется «парообразованием». Обратный процесс называется конденсация. При низких давлениях и высоких температурах свойства пара приближаются к свойствам идеального газа. В разговорной речи под словом «пар» почти всегда понимают водяной пар. Пары́ прочих веществ оговариваются в явном виде.

Convection Current Experiment —

* Этот пост содержит партнерские ссылки.

Конвекция — это один из трех основных типов теплопередачи. Два других — это излучение и проводимость. Конвекция — это передача тепла за счет движения нагретых частиц в область более холодных частиц. При зажигании спички может возникнуть конвекция. Воздух непосредственно над зажженной спичкой всегда горячее, чем воздух вокруг нее.

Эта разница в температуре вокруг спички вызвана воздействием тепла на плотность воздуха.Горячий воздух менее плотный, чем холодный, и поднимается вверх, оставляя более прохладный воздух внизу. По мере того, как теплый воздух поднимается вверх, образуется модель движения воздуха, называемая конвекционным потоком. Мы можем видеть эти конвекционные потоки в воздухе и в воде.

Связанное сообщение Ресурсы по изучению погоды

Конвекционные токи в атмосфере влияют на нашу погоду. Подъем теплого воздуха и падение плотного прохладного воздуха вызывают наши ветры. Когда теплый влажный воздух поднимается вверх и смешивается с холодным, атмосфера становится нестабильной.Это вызывает грозы.

Гольфстрим у восточного побережья Штатов является конвекционным течением. Он несет теплую воду из тропиков вверх по восточному побережью на север в сторону холодных арктических вод.

Создайте свой собственный ток конвекции

Тепло влияет и на плотность воды. Вы можете создать свой собственный конвекционный поток с водой, который позволит вам увидеть потоки, вызванные разницей плотности воды при разных температурах.

Принадлежности:

Процедура:

  1. Смешайте воду и пищевой краситель и налейте окрашенную воду в поддон для кубиков льда. Этот эксперимент лучше всего работает, если вода очень темного цвета.
  2. Поместите поддон для кубиков льда в морозильную камеру, пока он не станет твердым.
  3. Наполните прозрачный стакан теплой водой.
  4. Добавьте один кубик льда в стакан с водой.
  5. Посмотрите, что происходит.

Что происходит?

Теплая вода растопит кубик льда, но полученная вода будет очень холодной.Эта холодная густая вода опустится на дно стакана. Вы можете видеть это, потому что талая вода из кубика льда будет любого цвета, который вы сделали для кубика льда.

По мере того, как вода нагревается, она поднимается до верхней части стакана. Цветная вода позволит вам увидеть конвекционный поток в стакане.

Попробуйте этот простой эксперимент дома!

Convection — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

основы

Конвекция — это передача внутренней энергии в объект или из объекта посредством физического движения окружающей жидкости, которая передает внутреннюю энергию вместе с его массой.Хотя тепло первоначально передается между объектом и жидкостью за счет теплопроводности, основная передача энергии происходит за счет движения жидкости. Конвекция может возникать спонтанно, (или естественно, или свободно) посредством создания конвекционных ячеек, или может быть принудительной, путем продвижения жидкости через объект или объекта через жидкость.

Самопроизвольная конвекция

Самопроизвольная конвекция вызвана большей частью плавучестью и в меньшей степени поверхностным натяжением.

  • открытая поверхность
  • вязкость
  • плотность
  • проводимость (при высокой проводимости конвекция не требуется)
  • ускорение свободного падения

Примеры

  • Общие
    • конвекция, управляемая бойантией — ячейки Бенара — конвекция Рэлея-Бенара
    • Конвекция, вызванная поверхностным натяжением — опускание с поверхности — эффект Марангони — Конвекция Рэлея-Бенара-Марангони
  • атмосферная циркуляция
    • местный
      • восходящие потоки — анабатические ветры
        • термики
        • Кучевые облака: слоисто-кучевые, высококучевые, перисто-кучевые и кучево-дождевые большие папочки.
      • нисходящие потоки — стоковые ветра
        • нисходящие, микропорывы
        • горные ветры: чавыч, фен (фен), санта-ана, диабло, вьенто-зонда, бергвинд
    • global — клетки Хэдлея (тропические), клетки Ферреля (умеренно выраженные), полярные клетки (очевидно, полярные)
      • полярный высокий
      • полярный восток
      • полярный фронт
      • преобладающие западные ветры — умеренный пояс — зона смешения
      • лошадиные широты — субтропические пустыни
      • пассат (ex.ализе)
      • депрессия — зона межтропической конвергенции
        • ITCZ ​​следует за Солнцем (тепловой экватор)
        • муссоны
  • океанские течения вызываются сочетанием градиентов температуры и солености (термохалинная циркуляция) в глубоких океанских глубинах, ветрами у поверхности и топографией везде, где вода соприкасается с сушей.
    • Гольфстрим
      • историческое первое сообщение о океаническом течении
      • сохраняет в европе теплее, чем в северной америке на той же широте
    • Обратное течение в глубоководном океане и его влияние на глобальный климат
      • подводные реки
      • конвейерная лента океана
      • зависит от солености поверхностных вод вблизи Гренландии, более низкая соленость означает меньшую плотность и меньшую вероятность погружения, конец света близок
  • геологический
    • мантия конвекционные приводы плита techtonics
    • Конвекция внешнего ядра (вместе с разделением зарядов) создает магнитное поле Земли
  • солнечный
    • ядро ​​- где происходит действие
    • радиационная зона — Солнце является достаточно хорошим проводником (высокая плотность, высокая проводимость), чтобы энергия текла за счет излучения (почему не проводимости?).
    • конвекционная зона
    • Фотосфера — конвекционные ячейки проявляются в виде гранул (гранула означает маленький, но маленький — это относительное слово)
    • корона — материал постепенно выбрасывается солнечным ветром или взрывным образом в солнечных выступах или корональных выбросах массы

принудительная конвекция

Потери тепла из-за принудительной конвекции определяются следующим уравнением, называемым законом охлаждения Ньютона…

пол. = dQ = га ( T T 0 )
дт

где…

P = dQ / dt — скорость передачи тепла
h = коэффициент конвективной теплопередачи (или коэффициент пленки или проводимость пленки)
A = площадь открытой поверхности
T = температура погружаемого объекта
T 0 = температура конвектирующей жидкости

В настоящее время не существует общей теоретической модели для анализа задач принудительной конвекции. Коэффициенты теплопередачи h are могут быть описаны только уравнениями, основанными на эмпирическом анализе. Например, ч воздуха примерно равно…

ч = 10,45 — в + 10√ в

, где v — относительная скорость объекта в воздухе; то есть скорость объекта в воздухе или скорость воздуха вокруг объекта. Это уравнение действительно для скорости от 2 до 20 м / с. За пределами этого диапазона ч — это…?

охлаждение ветром

Это подводит нас к теме охлаждения ветром.В. Что это такое и зачем нам это нужно? A. Чтобы вселить страх и заставить вас смотреть прогноз погоды в местных новостях.

методов теплопередачи | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Обсудите различные методы передачи тепла.

Не менее интересны, чем эффекты теплопередачи в системе, методы, с помощью которых это происходит. Всякий раз, когда есть разница температур, происходит передача тепла. Теплоотдача может происходить быстро, например, через кастрюлю, или медленно, например, через стенки ящика для льда для пикника. Мы можем контролировать скорость теплопередачи, выбирая материалы (например, толстую шерстяную одежду на зиму), контролируя движение воздуха (например, используя уплотнители вокруг дверей) или выбирая цвет (например, белая крыша для отражения лета). Солнечный свет). Так много процессов связано с теплопередачей, поэтому трудно представить себе ситуацию, когда теплопередача не происходит. Тем не менее, каждый процесс, связанный с передачей тепла, осуществляется всего тремя способами:

  1. Проводимость — это передача тепла через неподвижное вещество при физическом контакте.(Материя неподвижна в макроскопическом масштабе — мы знаем, что существует тепловое движение атомов и молекул при любой температуре выше абсолютного нуля.) Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном сковороды, передается за счет теплопроводности.
  2. Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения жидкости. Этот тип переноса имеет место, например, в топке с принудительной подачей воздуха и в погодных системах.
  3. Передача тепла за счет излучения происходит, когда излучаются или поглощаются микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет или другая форма электромагнитного излучения.Яркий пример — потепление Земли Солнцем. Менее очевидный пример — тепловое излучение человеческого тела.

Рис. 1. В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в комнату. Передача тепла также происходит через теплопроводность в комнату, но гораздо медленнее. Теплообмен за счет конвекции также происходит через холодный воздух, поступающий в комнату вокруг окон, и горячий воздух, покидающий комнату, поднимаясь вверх по дымоходу.

Мы рассмотрим эти методы более подробно в трех следующих модулях. Каждый метод имеет уникальные и интересные характеристики, но все три имеют одну общую черту: они передают тепло исключительно из-за разницы температур. Рис. 1.

Проверьте свое понимание

Назовите пример из повседневной жизни (отличный от текста) для каждого механизма теплопередачи.

Решение
  • Электропроводность: тепло передается вашим рукам, когда вы держите чашку горячего кофе.
  • Конвекция: теплопередача, когда бариста «пропаривает» холодное молоко, чтобы сделать горячее какао .
  • Излучение: разогрев холодной чашки кофе в микроволновой печи.

Сводка раздела

  • Тепло передается тремя различными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Концептуальные вопросы

  1. Каковы основные способы передачи тепла от горячего ядра Земли к ее поверхности? С поверхности Земли в космос?
  2. Когда наши тела становятся слишком теплыми, они реагируют потоотделением и усилением кровообращения к поверхности, чтобы отводить тепловую энергию от ядра.Как это повлияет на человека, находящегося в горячей ванне с температурой 40 ° C?
  3. На рис. 2 показан разрез термоса (также известного как сосуд Дьюара), который представляет собой устройство, специально разработанное для замедления всех форм теплопередачи. Объясните функции различных частей, таких как вакуум, серебрение стен, тонкостенная длинная стеклянная горловина, резиновая опора, воздушный слой и стопор.

    Рис. 2. Конструкция термоса предназначена для подавления всех способов теплопередачи.

  4. Конструкция термоса разработана таким образом, чтобы препятствовать передаче тепла всеми способами.
  5. На рисунке показан вид термоса в разрезе с обозначенными различными частями.

Глоссарий

теплопроводность: передача тепла через неподвижное вещество при физическом контакте

конвекция: передача тепла за счет макроскопического движения жидкости

излучение: теплопередача, возникающая при испускании или поглощении микроволн, инфракрасного излучения, видимого света или другого электромагнитного излучения

Конвекция в науке: определение, уравнения и примеры — видео и стенограмма урока

Что такое конвекционные токи?

Вы когда-нибудь держали руку над кастрюлей с кипящей водой? Вы, наверное, не смогли бы удерживать его там долго. Но когда вы кладете руку рядом с в тот же горшок, вы чувствуете себя прекрасно. Почему так случилось? Из-за конвекции!

Существует три типа теплопередачи: кондуктивная, конвекционная и радиационная. Конвекция — это тип теплопередачи, которая может происходить только в жидкостях и газах, потому что она включает эти жидкости или газы, физически движущиеся.

Конвекция возникает, когда существует разница температур между двумя частями жидкости или газа. Горячая часть жидкости поднимается, а более холодная опускается.Но давайте возьмем пример, чтобы подумать о , почему это происходит с , чтобы не предположить, что у жидкости есть собственный разум.

После дня хорошего, основательного обучения пора сделать перерыв. Вы ставите чайник, чтобы заварить чашку чая. Чайник нагревает воду снизу, давая молекулам у дна больше кинетической энергии (энергии движения). Это дополнительное движение позволяет молекулам немного разойтись. Если они больше разнесены, значит, вода менее плотная. Холодная вода обычно плотнее горячей.

Конвекционные токи в кипящей воде — кастрюле или чайнике

Если вы поместите что-то менее плотное внутрь более плотного, что произойдет? Что ж, попробуйте положить пробку под воду. Вы не удивитесь, увидев, как он прыгнет прямо на поверхность. Таким же образом горячая вода на дне чайника менее плотная, чем холодная вода над ним, поэтому она будет подниматься на поверхность. Попав туда, он снова остывает, потому что находится дальше от нагревательного элемента.Это заставляет его становиться более плотным и тонуть.

Эти движения воды являются конвекционными потоками, поэтому кипящая вода так сильно перемещается. Вода нагревается и становится менее плотной, затем поднимается и охлаждается, снова становясь более плотной, пока не тонет. Этот процесс повторяется снова и снова. И все это из-за простой разницы температур между верхом и низом чайника.

Итак, всего минуту назад я спросил вас, почему так жарко над кипящей водой, когда совершенно удобно положить рядом с ним руку.Причина этого — конвекционные токи. Это потому, что нарастает жара. Когда вы кладете руку рядом с горшком, вы получаете энергию через другие типы теплопередачи, такие как теплопроводность и излучение. Но не очень. Однако над ним вы добавляете в смесь конвекцию. Нагретый воздух буквально поднимается к вам к руке.

Сохраняйте тепло с теплоизоляцией

Ключевые концепции
Физика
Теплообмен
Изоляция
Материаловедение

Введение
Что вы делаете, когда зимой очень холодно? Вы, вероятно, включаете обогреватель, надеваете дополнительный слой одежды или прижимаетесь к теплому одеялу.Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему куртка помогает не замерзнуть? Почему наша одежда изготовлена ​​из ткани, а не из фольги? Найдите ответы в этом упражнении; Ваши результаты могут даже помочь вам найти лучший способ согреться на морозе!

Фон
Тепло — это форма энергии. Вам нужна энергия, чтобы что-то нагреть: например, чашка чая. Для приготовления чая вы, вероятно, используете энергию электричества или газа. Однако, когда чай станет горячим, он не останется горячим вечно.Просто оставьте чашку чая на столе на некоторое время, и вы уже знаете, что чем дольше вы ждете, тем холоднее будет. Это происходит из-за явления, называемого теплопередачей, которое представляет собой поток энергии в виде тепла. Если два объекта имеют разную температуру, тепло автоматически перетекает от одного объекта к другому, когда они соприкасаются. Тепловая энергия передается от более горячего к более холодному объекту. В случае с чаем тепло жидкости передается окружающему воздуху, который обычно холоднее чая.Как только оба объекта достигнут одинаковой температуры, передача тепла прекратится. Передача тепла за счет движения жидкостей (жидкостей или газов) называется конвекцией.

Другой тип теплопередачи — теплопередача, при которой энергия перемещается через вещество (обычно твердое) от одной частицы к другой (в отличие от конвекции, когда движется само нагретое вещество). Нагревающаяся ручка кастрюли может быть примером кондукции.

Тепло также может передаваться посредством излучения. Вы могли испытать это, сидя у костра.Хотя вы не прикасаетесь к огню, вы можете почувствовать, как он излучает тепло вам в лицо, даже если на улице холодно. Если вы любите пить чай горячим, вы можете спросить, как можно уменьшить теплопередачу и как чай не остывает? Ответ — теплоизоляция. Изоляция означает создание барьера между горячим и холодным объектом, который уменьшает теплопередачу за счет отражения теплового излучения или уменьшения теплопроводности и конвекции от одного объекта к другому. В зависимости от материала преграды утеплитель будет более или менее эффективным.Барьеры, которые очень плохо проводят тепло, являются хорошими теплоизоляционными материалами, тогда как материалы, которые очень хорошо проводят тепло, имеют низкую изоляционную способность. В этом упражнении вы с помощью стакана горячей воды протестируете, из каких материалов получаются хорошие или плохие теплоизоляционные материалы. Как вы думаете, какой материал будет наиболее эффективным?

Материалы

  • Пять стеклянных банок с крышками
  • Ножницы (и взрослые для помощи при стрижке)
  • Лента
  • Алюминиевая фольга
  • Пузырьковая пленка
  • Шарф шерстяной или другая шерстяная одежда
  • Бумага
  • Горячая вода из крана
  • Термометр
  • Холодильник
  • Таймер
  • Бумага для письма
  • Ручка или карандаш

Препарат

  • Отрежьте кусок алюминиевой фольги, пузырчатой ​​пленки и бумаги (при необходимости обратитесь за помощью к взрослым).Каждый кусок должен быть достаточно большим, чтобы его можно было три раза обхватить по сторонам стеклянной банки.
  • Возьмите кусок алюминиевой фольги и оберните им стенки одной из банок. У вас должно получиться три слоя фольги вокруг стеклянной банки. Используйте ленту, чтобы прикрепить фольгу к банке.
  • Затем оберните другую банку пузырчатой ​​пленкой, чтобы стекло также было покрыто в три слоя. Обязательно прикрепите пузырчатую пленку к банке.
  • Используйте обрезанную бумагу, чтобы обернуть третью банку тремя слоями бумаги.Еще раз прикрепите бумагу к стеклянной банке.
  • Возьмите другую стеклянную банку и оберните вокруг нее шарф или другую шерстяную ткань. Сделайте только три слоя упаковки и убедитесь, что шарф остается прикрепленным к банке.
  • Оставить последнюю банку без упаковки. Это будет ваш контроль.

Процедура

  • Наполните каждую банку одинаковым количеством горячей воды из крана.
  • Используйте термометр для измерения температуры в каждой банке. Поместите палец в воду каждой банки (будьте осторожны, если вода из-под крана очень горячая) как ощущается температура воды?
  • Запишите температуру для каждой банки и закройте крышками. Все температуры одинаковы или есть различия? Насколько велики различия?
  • Откройте холодильник и положите внутрь все пять банок. Убедитесь, что они все еще надежно завернуты. Почувствуйте температуру холодильника — какова его температура?
  • Положите термометр в холодильник. Какую температуру показывает термометр, когда вы кладете его в холодильник?
  • Когда все банки будут в холодильнике, закройте дверцу холодильника и установите таймер на 10 минут. Как вы думаете, что произойдет с банками и горячей водой за это время?
  • Через 10 минут откройте холодильник и выньте все банки на улицу. Банки ощущаются по-другому?
  • Открывайте каждую банку по очереди и измеряйте температуру воды термометром.Также проверьте температуру пальцем. Температура изменилась? Как изменилось по градуснику?
  • Повторите измерение температуры для каждой банки и запишите температуру для каждого оберточного материала. Температура в каждой банке изменилась одинаково? Какой оберточный материал привел к наименьшему изменению температуры, а какой — наибольшему?
  • Для лучшего сравнения рассчитайте разницу температур в начале и в конце теста для каждой банки (начало температуры в зависимости от температуры после 10 минут хранения в холодильнике). Можете ли вы определить по вашим результатам, какой материал является лучшим или самым слабым теплоизоляционным материалом?
  • Дополнительно: Будет ли температура продолжать изменяться одинаковым образом для каждого материала? Вы можете снова закрыть каждую банку и снова положить в холодильник на 10 минут. Результаты на этот раз такие же или другие?
  • Extra : Температура воды в холодильнике изменяется так же, как в морозильной камере, или при комнатной температуре? Повторите тест, но на этот раз вместо того, чтобы ставить стеклянные банки в холодильник, поместите их в морозильную камеру или храните при комнатной температуре. Насколько изменится температура воды за 10 минут? По-разному ли ведут себя разные упаковочные материалы?
  • Extra : Попробуйте найти другие материалы, которые, по вашему мнению, являются хорошими или плохими теплоизоляционными материалами, и протестируйте их. Какой материал работает лучше всего? Вы можете придумать причину, почему?
  • Extra : Если вы вытащите банки из холодильника через 10 минут, вы, вероятно, все равно будете измерять разницу температур между водой внутри емкости и температурой внутри холодильника.Стеклянные банки можно дольше хранить в холодильнике и измерять их температуру каждые 15–30 минут. Сколько времени нужно, чтобы температура воды перестала меняться? Какова конечная температура воды внутри стакана?
  • Extra : Помимо выбора правильного изоляционного материала, как еще можно улучшить теплоизоляцию? Повторите этот тест только с одним оберточным материалом. На этот раз измените толщину изоляционного слоя. Находите ли вы зависимость между толщиной изоляционного слоя и изменением температуры в холодильнике?

Наблюдения и результаты
Ваша горячая вода значительно остыла за 10 минут внутри холодильника? Хотя температура в холодильнике очень низкая, ваша горячая вода имеет высокую температуру. Когда тепловая энергия течет от горячего объекта к холодному, тепловая энергия от вашей горячей воды будет передаваться в окружающий холодный воздух внутри холодильника, как только вы поместите стеклянные банки внутрь.Самым важным механизмом теплопередачи в этом случае является конвекция, то есть воздух рядом с горячей водой нагревается горячей водой. Затем теплый воздух заменяется холодным, который также нагревается. В то же время холодный воздух охлаждает воду внутри банки. Тепло горячей воды отводится потоком холодного воздуха вокруг чашки. Если вы оставили банки в холодильнике достаточно долго, вы могли заметить, что температура меняется, пока горячая вода не достигнет температуры внутри холодильника.Без разницы температур воды и холодильника передача тепла прекратится.

Тепло из воды также теряется из-за теплопроводности: передачи тепла через материал, которая зависит от теплопроводности самого материала. Стеклянная банка относительно хорошо проводит тепло. Вы замечаете, что когда вы касаетесь стеклянной банки с горячей водой, она также становится горячей. Какой эффект имели разные упаковочные материалы? Вы должны были заметить, что при использовании упаковочных материалов температура воды через 10 минут внутри холодильника была выше, чем в неупакованном контроле.Почему? Упаковка стеклянной банки снижает передачу тепла от горячей воды к холодному воздуху внутри холодильника. Использование оберточных материалов с очень низкой теплопроводностью снижает теплопотери за счет теплопроводности. В то же время изолятор также может нарушать или уменьшать поток холодного воздуха вокруг стеклянного сосуда, что приводит к меньшим потерям тепла за счет конвекции.

Одним из способов уменьшения конвекции является создание воздушных карманов вокруг банки, например, с помощью изоляторов, таких как пузырчатая пленка, ткань или шерсть, которые имеют много воздушных карманов.Воздух в целом является хорошим теплоизолятором, но может передавать тепло за счет конвекции. Однако, если воздушные карманы внутри изоляционного материала отделены друг от друга, тепловой поток из одного воздушного кармана в другой не может происходить легко. Это причина, по которой вам следовало измерить самую высокую температуру в банке, обернутой пузырьками, и банке, обернутой тканью. Это также объясняет, почему большая часть нашей одежды сделана из ткани и почему вам будет теплее, если надеть дополнительную куртку. Бумага и фольга облегчают отвод тепла, потому что у них не так много воздушных карманов.

Больше для изучения
Теплопередача — для детей, из Real World Physics Problems
Как животные сохраняют тепло с помощью жира, из Scientific American
Как работает термос? (Pdf), из Daily Science
Science Activity for All Ages !, from Science Buddies

Это мероприятие предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

13 примеров конвекции в повседневной жизни — StudiousGuy

Конвекция относится к процессу передачи тепла или энергии через текучую среду (газ или жидкость) от высокой температуры к низкой.Конвекция — это один из трех типов теплопередачи; два других — излучение и проводимость. Под проводимостью понимается передача тепла между телами, находящимися в физическом контакте; тогда как при излучении энергия излучается в форме электромагнитных волн.

Молекулярное движение в жидкостях является причиной конвективной теплопередачи. Движение молекул увеличивается, когда температура молекул увеличивается; в результате молекулы стремятся удаляться друг от друга.Движение молекул отвечает за передачу тепла.

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

1. Бриз

Морской и наземный бриз 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, который находится ближе к поверхности земли, нагреваться и, следовательно, подниматься. Этот теплый воздух у суши легко заменяется холодным, что приводит к «Морскому бризу». Ночью земля остывает сильнее. Однако воздух над морской водой теплый и поэтому поднимается вверх. Как только этот воздух поднимается, он заменяется холодным воздухом с суши, который обычно называют «сухопутным бризом».”

2. Кипяток

Конвекция вступает в игру при кипячении воды. Происходит то, что холодная вода внизу нагревается от энергии горелки и поднимается вверх. Когда горячая вода поднимается, холодная вода устремляется, чтобы заменить ее, что приводит к круговому движению.

3. Кровообращение у теплокровных млекопитающих

Вы можете быть удивлены, узнав, что теплокровные животные используют конвекцию для регулирования температуры тела.Человеческое сердце — это насос, а кровообращение в человеческом теле — пример принудительной конвекции. Тепло, выделяемое клетками тела, передается воздуху или воде, протекающей по коже.

4. Кондиционер

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

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 размещается внизу. Холодный воздух, будучи плотным, опускается и забирается в радиатор; его нагревают и отпускают.Горячий воздух заменяет промежуток, оставленный холодным воздухом. Следовательно, создается конвекционный ток.

6. Холодильник

Принцип работы холодильников очень похож на принцип работы кондиционеров. Морозильная камера, в случае холодильников, размещается вверху. Как упоминалось выше, теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и, следовательно, охлаждается морозильной камерой. Теперь этот прохладный воздух, будучи более плотным, опускается вниз и, следовательно, сохраняет нижнюю часть холодильника прохладной.

7. Поппер горячего воздуха

Поппер с горячим воздухом, который используется для приготовления попкорна, также использует принцип конвекции. Поппер горячего воздуха 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 затем поднимается. Над нагревательным элементом размещены ядра попкорна. Ядра нагреваются, когда поднимается горячий воздух; поэтому ядра лопаются.

8. Воздушный шар

Воздушные шары могут подниматься по принципу конвекции. Вы могли видеть обогреватель в основании воздушного шара. Этот обогреватель нагревает воздух, который движется вверх. Горячий воздух, который поднимается вверх, попадает в воздушный шар и, следовательно, заставляет его подниматься. Когда должна произойти посадка воздушного шара, 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 из дымящейся чашки горячего кофе также работает по принципу конвекции? Возможно, вы часто наблюдали пар, выходящий из чашки с горячим кофе. Пар в виде теплого воздуха поднимается вверх из-за высокой температуры жидкости. Этот пар передается в воздух.

10. Осадки и грозы

Можно даже наблюдать роль конвекции в осадках и грозах.Посмотрим как? Облака образуются, когда вода в океане нагревается и поднимается вверх. Эти теплые капли 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, приводят к дождям и грозам.

11. Двигатели с воздушным охлаждением

Двигатели в транспортных средствах, например в легковых автомобилях, охлаждаются водяными рубашками.Продолжительная работа двигателей приводит к нагреванию воды в водяной рубашке / водяных трубах, окружающих двигатель. Чтобы двигатель продолжал работать, воду необходимо охладить. Когда вода нагревается, она начинает течь по трубам, окружающим двигатель. Когда теплая вода течет по этим трубам, она охлаждается вентиляторами. Эти вентиляторы тоже присутствуют в трубах. Как только вода остывает, она возвращается в двигатель; следовательно, соблюдая сам принцип конвекции и охлаждения двигателя.

12. Таяние льда

Таяние льда — еще один пример конвекции. Температура поверхности или границы льда увеличивается по мере того, как теплый воздух дует над поверхностью; или под ним течет вода, температура которой выше, чем у льда. Когда температура поверхности или границы льда изменяется, лед тает. Подобным образом замороженный материал тает в воде.

13. Конвекционная печь

Кто не любит торты 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. Благодаря этому теплому воздуху пища в духовке готовится.

Источники изображений
  • free-online-private-pilot-ground-school.com
  • subrogationrecoverylawblog.com
  • flowvella.com
  • bestheating.com
  • 3.bp.blogspot.com
  • i5.walmartimages.ca
  • cradle-cfd.com
  • slideplayer.com
  • изображений-на.ssl-images-amazon.com
  • inabottle.it
  • icestories.exploratorium.edu
  • ffden-2.phys.uaf.edu

Конвекционные токи — обзор

III.D Тектоника плит

В конце 1930-х гг. Голландский геодезист Феликс Венинг Майнес (1887–1966) и американец Гарри Гесс (1906–1969) применили идею конвекционных токов для объяснения понижения искривления океанической коры, связанные с аномалиями силы тяжести в Карибском бассейне и Голландской Ост-Индии. Однако эта работа была прервана Второй мировой войной.В 1950-х годах дрейф континентов был возрожден британскими геофизиками, работавшими над магнетизмом горных пород как средством исследования магнитного поля Земли, одна группа в Имперском колледже во главе с П.М. С. Кейт Ранкорн (1922–1995).

Обе группы обнаружили свидетельства того, что горные породы перемещались относительно магнитных полюсов Земли, поэтому перемещались либо континенты, либо полюса. Первоначально геофизики были более восприимчивы к идее полярного блуждания, но к концу 1950-х сравнительные данные из Индии и Австралии указали на направление движения континентов по-разному.Вдохновленный этими результатами, Гарри Гесс пересмотрел конвекционные течения как движущую силу движения континентов и предложил гипотезу Роберта Дитца (1914–1995), названную распространением морского дна. Гесс предположил, что мантийная конвекция раздвигает кору у срединно-океанических хребтов и вниз в океанских желобах, вызывая за собой континентальные миграции. Гесс интерпретировал океаническую кору как гидратную корку на серпентинизированной мантии; Дитц изменил это, чтобы образовать океаническую кору в результате извержений подводных базальтов.Интерпретация Дитца была позже подтверждена прямым исследованием морского дна.

Тем временем американские исследователи Ричард Доэлл (род. 1923), Брент Дэлримпл (р. 1937) и Аллан Кокс (1923–1987) изучали другой аспект магнетизма горных пород: запись инверсий магнитного поля Земли. Подробные полевые исследования базальтовых лавовых потоков убедили их, что инверсии не были артефактом охлаждения или лабораторных процедур. Фактически, можно было построить хронологию палеомагнитных инверсий — геомагнитную шкалу времени.Магнитные инверсии плюс распространение морского дна добавились к проверяемой гипотезе, независимо предложенной канадцем Лоуренсом Морли и британскими геофизиками Фредериком Вайном (р. 1939) и Драммондом Мэтьюзом (1931–1997): если морское дно расширяется, а магнитное поле Земли меняется на противоположное, то базальты, формирующие дно океана, будут регистрировать эти события в виде серии параллельных «полос» нормальных и обратно намагниченных горных пород. После Второй мировой войны Управление военно-морских исследований США поддерживало исследования морского дна в военных целях, и были собраны большие объемы магнитных данных.Американские и британские ученые быстро приступили к изучению этих данных, и к 1966 году гипотеза Вайна и Мэтьюза подтвердилась.

В этот момент многие рабочие обратились к проблеме. Среди наиболее важных был Дж. Тузо Уилсон (1908–1993), придумавший еще одну проверку теории. Срединно-океанические хребты неоднократно перекрывались разломами; направление скольжения по этим разломам было бы одним направлением, если бы происходило растекание морского дна, и противоположным, если бы этого не было. Уилсон назвал последние трансформационными разломами, поскольку они преобразовывали один сегмент спредингового хребта в другой.Сейсмические данные, проанализированные Линн Сайкс (р. 1937) в Геологической обсерватории Ламонт-Доэрти, подтвердили существование трансформных разломов.

Коллеги Сайкса по Ламонту, Уолтер Питман (р. 1931) и Джеймс Хейрцлер (р. 1925), использовали палеомагнитные данные для уточнения шкалы времени разворота и подтвердили, что модели по обе стороны срединно-Атлантического хребта были симметричными. В 1967–1968 годах эти различные линии доказательств были независимо синтезированы Дэниелом П.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *