Примеры конвекции в быту – Какие есть примеры конвекции, излучения и теплопроводности в быту?

Содержание

Явление конвекции и примеры конвекции

Если приблизить руку к включенной электролампе или поместить ладонь над горячей плитой, можно почувствовать движение теплых потоков воздуха. Тот же эффект можно наблюдать при колебании листа бумаги, помещенного над открытым пламенем. Оба эффекта объясняются конвекцией.

конвекция физика

Что представляет собой?

В основе явления конвекции лежит расширение более холодного вещества при соприкосновении с горячими массами. В таких обстоятельствах нагреваемое вещество теряет плотность и становится легче по сравнению с окружающим его холодным пространством. Наиболее точно данная характеристика явления соответствует перемещению тепловых потоков при нагревании воды.

Движение молекул в противоположных направлениях под воздействием нагревания – это именно то, на чем основывается конвекция. Излучение, теплопроводность выступают схожими процессами, однако касаются прежде всего передачи тепловой энергии в твердых телах.

конвекция излучение теплопроводность

Яркие примеры конвекции – перемещение теплого воздуха в середине помещения с отопительными приборами, когда нагретые потоки движутся под потолок, а холодный воздух опускается к самой поверхности пола. Именно поэтому при включенном отоплении вверху комнаты воздух заметно теплее по сравнению с нижней частью помещения.

Закон Архимеда и тепловое расширение физических тел

Чтобы понять, что представляет собой естественная конвекция, достаточно рассмотреть процесс на примере действия закона Архимеда и явления расширения тел под воздействием теплового излучения. Так, согласно закону, повышение температуры обязательно приводит к увеличению объемов жидкости. Нагреваемая снизу жидкость в емкостях поднимается выше, а влага большей плотности, соответственно, перемещается ниже. В случае нагрева сверху более и менее плотные жидкости останутся на своих местах, в таком случае явления не произойдет.

Возникновение понятия

Впервые термин «конвекция» был предложен английским ученым Вильямом Прутом еще в 1834 году. Использовался он для описания перемещения тепловых масс в нагретых, движущихся жидкостях.

Первые теоретические исследования явления конвекции стартовали лишь в 1916 году. В ходе экспериментов было установлено, что переход от диффузии к конвекции в подогреваемых снизу жидкостях возникает при достижении некоторых критических температурных значений. Позже это значение получило определение «число Роэля». Оно было так названо в честь исследователя, занимавшегося его изучением. Результаты опытов позволили дать объяснение перемещению тепловых потоков под влиянием сил Архимеда.

Виды конвекции

вынужденная конвекцияСуществует несколько видов описываемого нами явления – естественная и вынужденная конвекция. Пример перемещения потоков горячего и холодного воздуха в середине помещения как нельзя лучше характеризует процесс естественной конвекции. Что касается вынужденной, то ее можно наблюдать при перемешивании жидкости ложкой, насосом или мешалкой.

Конвекция невозможна при нагревании твердых тел. Всему виной достаточно сильное взаимное притяжение при колебании их твердых частиц. В результате нагрева тел твердой структуры не возникают конвекция, излучение. Теплопроводность заменяет указанные явления в таких телах и способствует передаче тепловой энергии.

Отдельным видом выступает так называемая капиллярная конвекция. Происходит процесс при перепадах температуры во время движения жидкости по трубам. В естественных условиях значение такой конвекции наряду с естественной и вынужденной крайне несущественно. Однако в космической технике капиллярная конвекция, излучение и теплопроводность материалов становятся весьма значимыми факторами. Даже самые слабые конвективные движения в условиях невесомости приводят к затруднению реализации некоторых технических задач.

Конвекция в слоях земной коры

Процессы конвекции неразрывно связаны с естественным образованием газообразных веществ в толще земной коры. Рассматривать земной шар можно как сферу, состоящую из нескольких концентрических слоев. В самом центре располагается массивное горячее ядро, которое представляет собой жидкую массу высокой плотности с содержанием железа, никеля, а также прочих металлов.

примеры конвекции

Окружающими слоями для земного ядра выступают литосфера и полужидкая мантия. Верхний слой земного шара представляет собой непосредственно земную кору. Литосфера сформирована из отдельных плит, которые находятся в свободном движении, перемещаясь по поверхности жидкой мантии. В ходе неравномерного нагревания различных участков мантии и горных пород, которые отличаются разным составом и плотностью, происходит образование конвективных потоков. Именно под воздействием таких потоков возникает естественное преобразование ложа океанов и перемещение несущих континентов.

Отличия конвекции от теплопроводности

Под теплопроводностью следует понимать способность физических тел к передаче тепла посредством движения атомных и молекулярных соединений. Металлы выступают отличными проводниками тепла, так как их молекулы находятся в неразрывном контакте друг с другом. Напротив, газообразные и летучие вещества выступают плохими проводниками тепла.

Как происходит конвекция? Физика процесса основывается на переносе тепла за счет свободного движения массы молекул веществ. В свою очередь, теплопроводность заключается исключительно в передаче энергии между составляющими частицами физического тела. Однако и тот, и другой процесс невозможен без наличия частиц вещества.

Примеры явления

конвекция излучениеНаиболее простым и доступным для понимания примером конвекции может послужить процесс работы обыкновенного холодильника. Циркуляция охлажденного газа фреона по трубам холодильной камеры приводит к снижению температуры верхних пластов воздуха. Соответственно, замещаясь более теплыми потоками, холодные опускаются вниз, охлаждая, таким образом, продукты.

Расположенная на тыльной панели холодильника решетка играет роль элемента, способствующего отводу теплого воздуха, образованного в компрессоре агрегата во время сжатия газа. Охлаждение решетки также основывается на конвективных механизмах. Именно по этой причине не рекомендуется загромождать пространство позади холодильника. Ведь только в таком случае охлаждение может происходить без затруднений.

Другие примеры конвекции можно заметить, наблюдая за таким природным явлением, как движение ветра. Нагреваясь над засушливыми континентами и охлаждаясь над местностью с более суровыми условиями, потоки воздуха начинают вытеснять друг друга, что приводит к их движению, а также перемещению влаги и энергии.

На конвекции завязана возможность парения птиц и планеров. Менее плотные и более теплые воздушные массы при неравномерном нагревании у поверхности Земли приводят к образованию восходящих потоков, что способствует процессу парения. Для преодоления максимальных расстояний без затраты сил и энергии птицам требуется умение находить подобные потоки.

Хорошие примеры конвекции – образование дыма в дымоходах и вулканических кратерах. Перемещение дыма вверх основано на его более высокой температуре и низкой плотности по сравнению с окружающей средой. При остывании дым постепенно оседает в нижние слои атмосферы. Именно по этой причине промышленные трубы, посредством которых происходит выброс вредных веществ в атмосферу, делают максимально высокими.

Наиболее распространенные примеры конвекции в природе и технике

естественная конвекция

Среди наиболее простых, доступных для понимания примеров, которые можно наблюдать в природе, быту и технике, следует выделить:

  • движение воздушных потоков во время работы бытовых батарей отопления;
  • образование и движение облаков;
  • процесс движения ветра, муссонов и бризов;
  • смещение тектонических земных плит;
  • процессы, которые приводят к свободному газообразованию.

Приготовление пищи

Все чаще явление конвекции реализуется в современных бытовых приборах, в частности в духовых шкафах. Газовый шкаф с конвекцией позволяет готовить разные блюда одновременно на отдельных уровнях при различной температуре. При этом полностью исключается смешение вкусов и запахов.

явление конвекции

Нагрев воздуха в традиционном духовом шкафу основывается на работе единственной горелки, что приводит к неравномерному распределению тепла. За счет целенаправленного перемещения горячих потоков воздуха при помощи специализированного вентилятора блюда в конвекционном духовом шкафу получаются более сочными, лучше пропекаются. Такие устройства быстрее нагреваются, что позволяет уменьшить время, требуемое на приготовление пищи.

Естественно, для хозяек, которые готовят в духовом шкафу всего лишь несколько раз в год, бытовой прибор с функцией конвекции нельзя назвать техникой первой необходимости. Однако для тех, кто не может жить без кулинарных экспериментов, такое устройство станет просто незаменимым на кухне.

Надеемся, представленный материал оказался полезным для вас. Всего доброго!

fb.ru

Конвекция в природе и технике

«Конвекция в природе и технике»   Если бы я захотел читать не зная букв, это было бы бессмыслицей. Точно так же, если бы я захотел судить о явлениях природы, не имея представления о началах вещей, это было бы такой же бессмыслицей…  М.В. Ломоносов

«Конвекция

в природе и технике»

  Если бы я захотел читать не зная букв, это было бы бессмыслицей. Точно так же, если бы я захотел судить о явлениях природы, не имея представления о началах вещей, это было бы такой же бессмыслицей…

М.В. Ломоносов

Что такое конвекция? Конвекция (от лат. convectio - доставка) – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Что такое конвекция?

Конвекция (от лат. convectio — доставка) – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Объяснение конвекции  Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел.   При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет.  Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

Объяснение конвекции

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. 

При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет. Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

Механизм конвекции:

Механизм конвекции:

Виды конвекции естественная вынужденная

Виды конвекции

естественная

вынужденная

Особенности конвекции возникает в  жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме; само вещество  переносится; нагревать вещества нужно снизу.  в жидкостях в газах

Особенности конвекции

  • возникает в  жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
  • само вещество  переносится;
  • нагревать вещества нужно снизу.

в жидкостях

в газах

Естественная конвекция  Для возникновения естественной конвекции требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Естественная конвекция

Для возникновения естественной конвекции требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Вынужденная конвекция  При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Вынужденная конвекция

При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Конвекция в природе и технике работа обычной батареи отопления;  тяга в печи; отопление дома; образование облаков; образование ветра, бриза и муссонов; движение тектонических плит; процессы горообразования;   процесс  дымообразования из труб и кратеров вулканов;  процесс  охлаждения продуктов в холодильнике;

Конвекция в природе и технике

работа обычной батареи отопления; 

тяга в печи;

отопление дома;

образование облаков;

образование ветра, бриза и муссонов;

движение тектонических плит;

процессы горообразования;

  процесс  дымообразования из труб и кратеров вулканов;

процесс  охлаждения продуктов в холодильнике;

КОНВЕКЦИЯ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

КОНВЕКЦИЯ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

ОБЪЯСНИ ЗАДАЧУ : Пришёл купец к другому купцу в гости. Тот гостю обрадовался, и самовар растапливать стал. Наложил щепок в самоварную трубу, поджёг их сверху. Вода в самоваре закипела – пар из самовара повалил. Сели за стол чай пить. В чашки чайные наливают из самовара воду, а она холодная. Почему купцам не удалось чаю попить? Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет? Ветры бризы, возникающие на берегах морей.  В каком направлении дуют они в летние дни днем и ночью и почему?   Где надо расположить лед: снизу или сверху, чтобы охладить продукты?  

ОБЪЯСНИ ЗАДАЧУ

: Пришёл купец к другому купцу в гости. Тот гостю обрадовался, и самовар растапливать стал. Наложил щепок в самоварную трубу, поджёг их сверху. Вода в самоваре закипела – пар из самовара повалил. Сели за стол чай пить. В чашки чайные наливают из самовара воду, а она холодная. Почему купцам не удалось чаю попить?

Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет?

Ветры бризы, возникающие на берегах морей.  В каком направлении дуют они в летние дни днем и ночью и почему?  Где надо расположить лед: снизу или сверху, чтобы охладить продукты?

 

Литература.

1.Алейникова Л.А. Теплообмен в природе и технике. Физика. Издательский дом «Первое сентября» №22, 2006 г.

2. Атаманченко А.К. Физика за малые деньги. Издательство «Школа – Пресс», «Физика в школе», 1998, №2.

3.Галин Н. М., Кириллов П. Л. Тепломассообмен. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

4.Григорьев Б. А., Цветков Ф. Ф. Тепломассообмен: Учеб. пособие — 2-е изд. — М: МЭИ, 2005.

5.Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2005.

6. Крюков С.Н. Физика: третий вопрос в экзаменационных билетах: итоговая аттестация. 11 класс. – М.: Чистые пруды, 2007.

7.Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

8. Мир физики в художественной литературе/ Ред.-сост. С.А.Тихомирова. – М.: Школа – Пресс, 1997.

9.Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват.учреждений. – М.: Дрофа, 2004.

10.Семке А.И. Практические работы по физике с экологическим содержанием: Естественнонаучный профиль. 9-11 классы. – М.: Чистые пруды, 2008.

11.  Семке А.И. Физика и живая природа: Занимательный материал к уроку. 7-9 классы. – М.: Чистые пруды, 2008.

12.  Физика: Молекулярная физика и термодинамика с основами общей астрономии: Учеб.для 7 кл. общеобразоват.учреждений / Под редакцией А.А.Фадеевой. – М.: Просвещение, 2000.

13.  http://images.yandex.ru

14.  http://www.tvk.by/pimg/s_63.jpghttp://images.yandex.ru

   

 

videouroki.net

что это такое, особенности и примеры в быту. Жми!

Конвекция, если переводить дословно с латинского языка, означает теплообмен, в котором холодный воздух, поступая в устройство, проходит через систему нагревательных элементов и выходит горячим потоком.

На фото изображен обогреватель – конвектор в жилом помещении, который имеет встроенные спирали, без принудительной вентиляции. В данном оборудовании соблюдаются физические свойства воздуха – холодный остается внизу, а теплый поднимается.

Естественная конвекция существует и в других бытовых приборах: холодильнике, морозильнике, кипящей кастрюле с жидкостью и так далее.

Это интересно: в природе очень часто наблюдается естественная конвекция, например, как движение мантии Земли.

Это возникает самопроизвольно, когда нижние слои вещества нагреваются и высвобождаются, а верхние, в свою очередь, остывают и опускаются вниз. Ветры, муссоны и бризы, так же относятся к конвекции. Происходит естественное охлаждение воздуха (повышается влажность), и он начинает циркулировать.

Принудительная конвекция широко применяется в производстве устройств, имеющих насосы и вентиляторы. К таким приборам можно отнести: электрические отопительные радиаторы в квартирах, бытовую технику, запчасти для машин и многое другое.

Интересный факт: если посмотреть на аббревиатуру с точки зрения физики, то конвекцией можно назвать любое перемещение теплых масс или электрических зарядов.

Не имеет значение, под какой силой происходит процесс – главное, чтобы одно состояние объекта свободно перетекало в другое.

Знаменитый философ, математик и мыслитель Архимед научился объяснять, откуда берется конвекция, и почему при нагреве тела расширяются. Он провел ряд вычислений и исследования, показывающих, что при определенной температуре увеличивается объём вещества — жидкости или газа, а плотность указанных веществ уменьшается.

Смотрите видео, в котором специалист рассказывает об одном из видов теплопередачи — конвекции:

Это интересно! Теплоотражающий экран за радиатором: как установить самостоятельно и преимущества его использования

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Видите неточности, неполную или неверную информацию? Знаете, как сделать статью лучше?

Хотите предложить для публикации фотографии по теме?

Пожалуйста, помогите нам сделать сайт лучше! Оставьте сообщение и свои контакты в комментариях — мы свяжемся с Вами и вместе сделаем публикацию лучше!

anatomia-remonta.ru

Физика. Конспект «Конвекция» | 8 класс РФ

Конспект по физике для 8 класса «Конвекция». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое конвекция. Какие виды конвекции существуют.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Конвекция

Если жидкости и газы обладают низкой теплопроводностью, то как же тогда нам удаётся достаточно быстро прогреть воздух в помещении и вскипятить воду?

ЯВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ВОЗДУХЕ

Находясь рядом с горячей плитой, можно почувствовать тёплые струи воздуха, поднимающиеся над ней. Этот же эффект хорошо ощущается, если сверху поднести руку к горящей свече или горящей электрической лампочке.

Это физическое явления используется в игрушке «музыкальная ёлочка». Когда зажигаются свечки, под действием возникающих струй тёплого воздуха, направленных вверх, вертушка начинает вращаться, а колокольчики — звенеть.

Если сделать из бумаги спираль и поместить её над включённой электрической лампочкой, как показано на рисунке, под действием поднимающегося нагретого воздуха спираль начнёт вращаться.

В этом опыте, так же как и в игрушке «музыкальная ёлочка», происходит нагревание воздуха, находящегося вблизи горящей лампочки или свечи. При этом он расширяется, и его плотность становится меньше плотности окружающего холодного воздуха. Под действием выталкивающей (архимедовой) силы со стороны холодного воздуха тёплый воздух вытесняется вверх. Образовавшийся воздушный поток и вращает спираль.

ЯВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ЖИДКОСТИ

Аналогичные явления происходят и при нагревании жидкости, если источник тепла находится снизу.

Нагретые слои жидкости имеют меньшую плотность. Поэтому сила тяжести, действующая на них, становится меньше архимедовой силы, действующей на эти слои со стороны окружающей жидкости. Вследствие этого нагретые слои воды начинают подниматься вверх, а на их место опускаются более холодные слои жидкости. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не прогреется одинаково по всему объёму.

Рассмотрим следующий опыт. На дно колбы с водой аккуратно опустим несколько кристалликов любого красителя (например, марганцовокислого калия). Начнём нагревать колбу снизу. Сразу станет хорошо видно, как со дна колбы поднимаются окрашенные струйки воды.

КОНВЕКЦИЯ

При нагревании воздуха или воды снизу происходит теплопередача, обусловленная переносом вещества и отличающаяся от теплопроводности. Этот процесс называют конвекцией (от лат. convectio — перенесение).

Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия передаётся потоками (или струями) жидкости или газа.

В 7 классе мы говорили о том, что строение твёрдых тел отличается от строения жидкостей и газов. В твёрдых телах перенос вещества невозможен, поэтому конвекция наблюдается только в жидкостях и газах. В твёрдых телах она не происходит.

В закрытом помещении при работе отопительных приборов всегда возникает явление конвекции. Поэтому разница температур воздуха у пола и вблизи потолка может достигать нескольких градусов.

ЕСТЕСТВЕННАЯ И ВЫНУЖДЕННАЯ КОНВЕКЦИЯ

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную. Рассмотренные выше процессы нагревания воздуха и жидкости являются примерами естественной конвекции. Для её возникновения требуется либо подогрев жидкости или газа снизу, либо охлаждение сверху.

Вынужденная конвекция наблюдается в случае, когда потоки нагретой или охлаждённой жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов.

КОНВЕКЦИЯ В ПРИРОДЕ

Конвекция является очень распространённым явлением в природе. Она выполняет основную роль в образовании в атмосфере потоков воздуха — ветров. Нагреваясь над одними участками земли и охлаждаясь над другими, воздух начинает циркулировать, перенося с собой энергию и влагу.

Эти же причины порождают дневные и ночные бризы — ветры, попеременно дующие от моря к суше днём и от суши к морю ночью. В течение дня температура земли становится заметно выше, чем температура моря. Соответственно и воздух, соприкасающийся с землёй, теплеет, расширяется и его плотность уменьшается. За счёт явления конвекции возникает циркулирующее течение воздушных масс. Ночью происходит обратный процесс, так как земля охлаждается до температуры, которая ниже, чем температура моря.

Благодаря конвекции птицы способны подолгу парить в воздухе. Разные участки земли прогреваются по-разному, и из-за этого возни кают восходящие воздушные потоки. Эти же потоки используются при полётах на дельтапланах.

Из-за конвекции нагретый пар из труб котельных и дым из печных труб при отсутствии ветра поднимаются вверх, так как имеют более низкую плотность, чем окружающий воздух.

В быту мы привыкли к тому, что при нагреве воды источник тепла располагается снизу. Нагревательные приборы в комнате также всегда расположены внизу.

Опыты показывают, что при нагревании сверху как жидкостей, так и газов конвекции не происходит. В этом случае просто не возникает выталкивающая сила, так как нагретые слои с меньшей плотностью располагаются сверху.

Естественная и вынужденная конвекция лежат в основе действия отопительной системы зданий. Нагревание воды может производиться либо непосредственно в здании при помощи специального котла, либо за пределами отапливаемого помещения при наличии системы центрального отопления. Горячая вода, поступающая в дом или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по помещениям, отдавая тепло в радиаторах.


Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Конвекция».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Конвекция

5 (100%) 1 vote[s]

Просмотров: 484

xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai

Конвекция в природе и в технике

Само слово на латыни означает «перенос». А процесс конвекции характеризуется переносом тепла в газообразных, жидких и даже твердых сыпучих средах веществами. В природе законы конвекции мы наблюдаем вокруг себя ежедневно. Именно природное явление называют естественной конвекцией, при которой нижние уровни вещества при нагревании самопроизвольно начинают движение вверх, а более холодные уровни опускаются на их место. Увидеть это можно, если повесить над пламенем листик из бумаги, который станет двигаться от поднимающегося вверх теплого воздуха. В жидкости этот процесс происходит благодаря нагреванию нижних слоев, которые постепенно передают тепло к верхним. Так, к примеру, закипает вода. Интересно, что если пытаться нагреть воду сверху, то конвекции не произойдет, потому что физическое движение теплого вещества вниз, а холодного вверх просто невозможно. Вынужденной конвекцией называется усиленное перемешивание газа или жидкости с помощью мешалок или вентиляторов.

Обогреватели с разной конвекцией

Любой из обогревателей прогревает помещение по законам конвекции. Но одни из них создают вынужденное перемещение нагретых слоев воздуха, а другие работают на основе естественных движений тепла. К примеру, тепловентиляторы, нагревая воздух, еще и раздувают его по всему помещению. А вот масляные радиаторы или отопительные конвекторы действуют по естественным законам природы. Если говорить о масляных устройствах, то перемешивание теплого воздуха с холодным при их работе происходит быстрее, благодаря высокой температуре нагрева, но при этом воздух сильно сушится. А вот конвекторы электрические отзывы получают всегда самые положительные, ведь принцип естественного передвижения теплых масс позволил создать батарею, которая не вредит здоровью и безопасна в эксплуатации бесконечно долго. Воздух в комнате при этом не пересушивается, температура поддерживается все время, опасности ожогов нет совершенно.

Конвекционные печи

Применение конвекционного принципа в микроволновках, духовках и печах позволило ускорить и улучшить выпечку и приготовление разных блюд. Суть работы конвекционных печей состоит в том, что благодаря вмонтированному в заднюю стенку нагревательному элементу и вентилятору, при включении происходит принудительная циркуляция горячего воздуха. Под воздействием этой циркуляции внутреннее пространство разогревается намного быстрее и равномернее, а, значит, и воздействие на продукты будет одновременным со всех сторон. Выпечка в таких печах всегда будет идеальной. Именно поэтому конвекционные печи относят к профессиональной технике и используют их в хлебопекарнях, фаст-фудах, ресторанах и кафе и т.п. В современных кухонных духовках для домашнего быта тоже начали уже встраивать конвекционную систему, и это очень понравилось всем хозяйкам и любителям вкусно покушать.

Циркуляция воздуха в холодильниках

В холодильных устройствах также работает принцип конвекции, только в этом случае требуется заполнение внутренних отделений не теплым воздухом, а холодным. К примеру, наш холодильник Snaige без устали вырабатывает холод с помощью циркулирующего по трубам фреона, который охлаждает верхние слои в холодильной камере. Охлажденный воздух опускается вниз и вытесняет теплый вверх, где тот также охлаждается. Так вся камера заполняется холодом, что и нужно в холодильных устройствах. Чтобы циркуляция холодных потоков была эффективней, не нужно загружать внутреннее пространство холодильника до отказа, оставьте проемы для свободного движения.

www.hockey-world.net

Конвекция

Конвекция — это один из способов теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкостей или газов. Наглядный пример конвекции — это ощущение тепла, электрической лампочки (не касаясь её), ощущение горячих струй воздуха, исходящих от раскаленного на солнце песка. Также, примерами конвекции могут являться дым, исходящий из печной трубы, облака и туман. Все эти явления происходят по причине неравномерного нагрева газов или жидкостей. Теплые слои стремятся переместиться выше, а холодные — напротив, опускаются. Мы уже знаем, что при нагревании тела расширяются, а значит, уменьшается их плотность. Теплый воздух стремится вверх, т.к. сила Архимеда, выталкивающая его из холодного воздуха, становится больше силы тяжести. Не следует путать это с теплопроводностью: теплый воздух сам поднимается, а не нагревает слои воздуха, которые выше. Таким образом, потоки теплого воздуха осуществляют перенос энергии.

Существует естественная и вынужденная конвекция. Примером естественной конвекции может быть равномерное нагревание или охлаждение жидкостей или газов. Скажем, вода в чайнике, постоянно циркулирует из-за того, что сначала нагреваются нижние слои воды. Эти нагретые слои вытесняются верхними холодными слоями, которые опускаются на дно и, в свою очередь нагреваются от источника тепла. Через какое-то время, температура нижних слоёв снова превысит температуру верхних, в результате чего, верхние слои вновь опустятся вниз. Подобный процесс происходит и с воздухом. Самый очевидный пример естественной конвекции в природе — это ветер.

Хорошо известно, что в разных областях Земли разный климат и, соответственно, неравномерно нагретый воздух. Более нагретый воздух в одной области вытесняется менее нагретым воздухом из другой области. Поскольку речь идёт о перемещении огромных масс воздуха на существенное расстояние, то сильные ветра — неудивительное явление.

Примером вынужденной конвекции в быту является, например, использование вентилятора или кондиционера, который перемешивают воздух. Также перемешивание какой-либо неравномерно нагретой жидкости — это вынужденная конвекция, т.к. потоки возникают не из-за разности температуры, а из-за механического перемещения частиц.

Исходя из объяснения процесса, можно сделать вывод, что для стимуляции конвекции нужно нагревать жидкости или газы снизу или же остужать их сверху. Ведь если их нагреть сверху или остудить снизу, все слои так и останутся на своем месте, и никакой циркуляции не произойдёт. Как раз поэтому, батареи устанавливаются поближе к полу, а кондиционеры — поближе к потолку.

Батарея нагревает нижние слои воздуха в комнате, которые всплывают вверх, а более холодные оседают, после чего тоже нагреваются батареей. Также происходит и с охлаждением: кондиционер охлаждает верхние слои воздуха, из-за чего те опускаются вниз, а их место занимают более теплые слои, после чего тоже охлаждаются.

Заметим ещё один важный пункт. Конвекция не может происходить в твердых телах, потому что, как мы уже знаем, в твердых телах частицы не перемещаются, а только колеблются.

videouroki.net

Явление конвекции и примеры конвекции

Явление конвекции и примеры конвекции

Если приблизить руку к включенной электролампе или поместить ладонь над горячей плитой, можно почувствовать движение теплых потоков воздуха. Тот же эффект можно наблюдать при колебании листа бумаги, помещенного над открытым пламенем. Оба эффекта объясняются конвекцией.

Что представляет собой?

В основе явления конвекции лежит расширение более холодного вещества при соприкосновении с горячими массами. В таких обстоятельствах нагреваемое вещество теряет плотность и становится легче по сравнению с окружающим его холодным пространством. Наиболее точно данная характеристика явления соответствует перемещению тепловых потоков при нагревании воды.

Движение молекул в противоположных направлениях под воздействием нагревания – это именно то, на чем основывается конвекция. Излучение, теплопроводность выступают схожими процессами, однако касаются прежде всего передачи тепловой энергии в твердых телах.

Яркие примеры конвекции – перемещение теплого воздуха в середине помещения с отопительными приборами, когда нагретые потоки движутся под потолок, а холодный воздух опускается к самой поверхности пола. Именно поэтому при включенном отоплении вверху комнаты воздух заметно теплее по сравнению с нижней частью помещения.

Закон Архимеда и тепловое расширение физических тел

Чтобы понять, что представляет собой естественная конвекция, достаточно рассмотреть процесс на примере действия закона Архимеда и явления расширения тел под воздействием теплового излучения. Так, согласно закону, повышение температуры обязательно приводит к увеличению объемов жидкости. Нагреваемая снизу жидкость в емкостях поднимается выше, а влага большей плотности, соответственно, перемещается ниже. В случае нагрева сверху более и менее плотные жидкости останутся на своих местах, в таком случае явления не произойдет.

Возникновение понятия

Впервые термин «конвекция» был предложен английским ученым Вильямом Прутом еще в 1834 году. Использовался он для описания перемещения тепловых масс в нагретых, движущихся жидкостях.

Первые теоретические исследования явления конвекции стартовали лишь в 1916 году. В ходе экспериментов было установлено, что переход от диффузии к конвекции в подогреваемых снизу жидкостях возникает при достижении некоторых критических температурных значений. Позже это значение получило определение «число Роэля». Оно было так названо в честь исследователя, занимавшегося его изучением. Результаты опытов позволили дать объяснение перемещению тепловых потоков под влиянием сил Архимеда.

Виды конвекции

Существует несколько видов описываемого нами явления – естественная и вынужденная конвекция. Пример перемещения потоков горячего и холодного воздуха в середине помещения как нельзя лучше характеризует процесс естественной конвекции. Что касается вынужденной, то ее можно наблюдать при перемешивании жидкости ложкой, насосом или мешалкой.

Конвекция невозможна при нагревании твердых тел. Всему виной достаточно сильное взаимное притяжение при колебании их твердых частиц. В результате нагрева тел твердой структуры не возникают конвекция, излучение. Теплопроводность заменяет указанные явления в таких телах и способствует передаче тепловой энергии.

Отдельным видом выступает так называемая капиллярная конвекция. Происходит процесс при перепадах температуры во время движения жидкости по трубам. В естественных условиях значение такой конвекции наряду с естественной и вынужденной крайне несущественно. Однако в космической технике капиллярная конвекция, излучение и теплопроводность материалов становятся весьма значимыми факторами. Даже самые слабые конвективные движения в условиях невесомости приводят к затруднению реализации некоторых технических задач.

Конвекция в слоях земной коры

Процессы конвекции неразрывно связаны с естественным образованием газообразных веществ в толще земной коры. Рассматривать земной шар можно как сферу, состоящую из нескольких концентрических слоев. В самом центре располагается массивное горячее ядро, которое представляет собой жидкую массу высокой плотности с содержанием железа, никеля, а также прочих металлов.

Окружающими слоями для земного ядра выступают литосфера и полужидкая мантия. Верхний слой земного шара представляет собой непосредственно земную кору. Литосфера сформирована из отдельных плит, которые находятся в свободном движении, перемещаясь по поверхности жидкой мантии. В ходе неравномерного нагревания различных участков мантии и горных пород, которые отличаются разным составом и плотностью, происходит образование конвективных потоков. Именно под воздействием таких потоков возникает естественное преобразование ложа океанов и перемещение несущих континентов.

Отличия конвекции от теплопроводности

Под теплопроводностью следует понимать способность физических тел к передаче тепла посредством движения атомных и молекулярных соединений. Металлы выступают отличными проводниками тепла, так как их молекулы находятся в неразрывном контакте друг с другом. Напротив, газообразные и летучие вещества выступают плохими проводниками тепла.

Как происходит конвекция? Физика процесса основывается на переносе тепла за счет свободного движения массы молекул веществ. В свою очередь, теплопроводность заключается исключительно в передаче энергии между составляющими частицами физического тела. Однако и тот, и другой процесс невозможен без наличия частиц вещества.

Примеры явления

Наиболее простым и доступным для понимания примером конвекции может послужить процесс работы обыкновенного холодильника. Циркуляция охлажденного газа фреона по трубам холодильной камеры приводит к снижению температуры верхних пластов воздуха. Соответственно, замещаясь более теплыми потоками, холодные опускаются вниз, охлаждая, таким образом, продукты.

Расположенная на тыльной панели холодильника решетка играет роль элемента, способствующего отводу теплого воздуха, образованного в компрессоре агрегата во время сжатия газа. Охлаждение решетки также основывается на конвективных механизмах. Именно по этой причине не рекомендуется загромождать пространство позади холодильника. Ведь только в таком случае охлаждение может происходить без затруднений.

Другие примеры конвекции можно заметить, наблюдая за таким природным явлением, как движение ветра. Нагреваясь над засушливыми континентами и охлаждаясь над местностью с более суровыми условиями, потоки воздуха начинают вытеснять друг друга, что приводит к их движению, а также перемещению влаги и энергии.

На конвекции завязана возможность парения птиц и планеров. Менее плотные и более теплые воздушные массы при неравномерном нагревании у поверхности Земли приводят к образованию восходящих потоков, что способствует процессу парения. Для преодоления максимальных расстояний без затраты сил и энергии птицам требуется умение находить подобные потоки.

Хорошие примеры конвекции – образование дыма в дымоходах и вулканических кратерах. Перемещение дыма вверх основано на его более высокой температуре и низкой плотности по сравнению с окружающей средой. При остывании дым постепенно оседает в нижние слои атмосферы. Именно по этой причине промышленные трубы, посредством которых происходит выброс вредных веществ в атмосферу, делают максимально высокими.

Наиболее распространенные примеры конвекции в природе и технике

Среди наиболее простых, доступных для понимания примеров, которые можно наблюдать в природе, быту и технике, следует выделить:

Приготовление пищи

Все чаще явление конвекции реализуется в современных бытовых приборах, в частности в духовых шкафах. Газовый шкаф с конвекцией позволяет готовить разные блюда одновременно на отдельных уровнях при различной температуре. При этом полностью исключается смешение вкусов и запахов.

Нагрев воздуха в традиционном духовом шкафу основывается на работе единственной горелки, что приводит к неравномерному распределению тепла. За счет целенаправленного перемещения горячих потоков воздуха при помощи специализированного вентилятора блюда в конвекционном духовом шкафу получаются более сочными, лучше пропекаются. Такие устройства быстрее нагреваются, что позволяет уменьшить время, требуемое на приготовление пищи.

Естественно, для хозяек, которые готовят в духовом шкафу всего лишь несколько раз в год, бытовой прибор с функцией конвекции нельзя назвать техникой первой необходимости. Однако для тех, кто не может жить без кулинарных экспериментов, такое устройство станет просто незаменимым на кухне.

Надеемся, представленный материал оказался полезным для вас. Всего доброго!

teora-holding.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о