В чем состоит явление конвекции: В чём состоит явление конвекции?

Содержание

это высокое наслаждение» (Лев Ландау): 8 класс

ВПР ЗА 8 КЛАСС

Лабораторные работы.

Вам надо распечатать к 26.01.2021 работу №3. Можно и дальше распечатывать.

Итоговая к/р по теме «Тепловые явления». Работу выслать на почту




Задание по теме «Линзы. Построение в линзах»    1. Прочитайте два параграфа «Линзы. Оптическая сила линзы» и «Изображения, даваемые линзой». Сделайте по этим параграфам конспекты.
2. По данным темам можно посмотреть видеофильмы.

3. Сделайте упражнение после параграфа «Изображения, даваемые линзой».


Подготовка к к/р по теме «Электризация тел. Строение атома». Урок №29

1. Пройдите тренировочные задания:
а) «Проводники и диэлектрики».

б) «Строение атома»

в) «Электризация тел»



Поставьте себе оценку. «5»-нет ошибок. «4»-1 или 2 ошибки. «3»- 3 или 4 ошибки.

2. Много ошибок? Повтори параграфы по теме «Электризация тел».
3. Выполни тренировочный ТЕСТ
Урок № 67.
Подготовка к итоговой контрольной работе «Световые явления» 
Ссылка на домашний ТЕСТ

Урок № 56. Подготовка к итоговой контрольной работе «Магнитное поле» 
Ссылка на ТЕСТ

Урок № 55. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатели.

1. Прочтите соответствующий параграф

2. Сделайте конспект этого параграфа.
3. Пройдите ТЕСТ

Урок № 54.  «Постоянные магниты. Магнитное поле Земли» 

1. Просмотрите видеосюжет по теме

2. Прочтите параграфы «Магнитное поле Земли» и  «Постоянные магниты»

3. Сделайте конспект этих параграфов.

Урок № 51. Подготовка к итоговой контрольной работе «Электрический ток» Контрольная работа 


Урок №44. Промежуточная контрольная работа по теме «Электрический ток»

 Ссылка на Тест

Урок №1. Тепловое движение (материал к уроку)


УРОК «КОНВЕКЦИЯ. ИЗЛУЧЕНИЕ»

1. Просмотрите видеофильм


Если плохо показывает, то пройдите по ССЫЛКЕ

2. Ответьте на вопросы по теме «Конвекция»

1) Как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой плитой?

2) В чем состоит явление конвекции?

3) Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?

4) Почему жидкости и газы нагревают снизу?

5) Почему конвекция невозможна в твёрдых телах и в вакууме?

3. Ответьте на вопросы по теме «Излучение»

1) Что такое излучение?

2) Чем излучение отличается от конвекции и теплопроводности?

3) Приведите примеры излучения.

4) Какие тела лучше поглощают энергию, а какие хуже?

5) Опищите опыт с термоскопом.

УРОК «ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ»

1. Просмотрите видеоурок

2. Можно заглянуть на страницы «Классная физика» ССЫЛКА

    Просмотрите презентацию


3. Найдите на страницах учебника примеры теплопередачи в природе и технике.

4. Письменно кратко опишите в тетрадях эти примеры.

УРОК «КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ»

1. Проверка знаний предыдущего материала

2. Прочитайте параграф семь.

3. Письменно ответьте на вопросы после параграфа.

УРОК «УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ»

1. Посмотрите видеоурок 

2. Прочитайте §8.

3. Письменно ответьте на вопросы после параграфа, сделайте упр.№7 и задание после упражнения.

Что такое конвекция в духовке

Содержание статьи Многие хозяйки знают, какое расстройство приносит неравномерно пропекшийся пирог или пригоревшая с одной стороны пицца. Так происходит, если в духовке не работает режим конвекции. Что же такое эта загадочная конвекция, и для чего она нужна?

Явление конвекции

Конвекция представляет собой перенос тепла потоками воздуха. Это латинское слово, которое означает «перенесение». Говоря простым языком, конвекция заключается в том, что теплый и холодный воздух меняются местами, теплый поднимается, а холодный опускается. В конце концов, все слои перемешиваются и температура становится везде одинаковой.

Возможно, кто-то помнит старые духовки, в которых противень надо было вначале ставить на нижний уровень, а затем поднимать повыше, чтобы снизу еда не пригорела. Так вот, в печках с конвекцией такие манипуляции производить не надо. Тепло равномерно распределится сразу же после нагрева, и вкуснейшие пирожки не пригорят. Они пропекутся в середине и подрумянятся сверху, не будут мокрыми или пережаренными.

Мало того, в одну духовку можно ставить два или три противня одновременно и даже готовить сразу несколько блюд.

Поистине, это мечта каждой хозяйки. Вы экономите время, электроэнергию и все успеваете сделать.

Как это работает

В духовке режим конвекции возможен благодаря установке вентилятора. Именно вентилятор перегоняет и перемешивает слои воздуха. Такое перемешивание обеспечивает одинаковую температуру по всему объему, в результате чего блюдо пропекается или зажаривается равномерно.

Чаще всего вентилятор устанавливают на заднюю стенку духового шкафа. Он гоняет воздух, равномерно распределяя тепло. Когда нужная температура внутри достигнута, вентилятор выключается. Выпускают модели духовых шкафов, в которых вокруг вентилятора установлен дополнительный контур нагрева. За счет этого эффективность работы духовки еще больше возрастает.

В электрических духовках с конвекцией существуют десятки функций, позволяющих готовить разные блюда, размораживать продукты, жарить на гриле, комбинировать режимы.

Вы сами можете подобрать нужный режим для блюда в зависимости от того, что требует рецепт, и какой результат вы хотите получить.

Прочитав инструкцию, очень просто разобраться в системе управления. Можно регулировать температуру, задавать время приготовления и направление конвекционного потока. Для обозначения каждой функции был разработан свой значок. Так, приготовление пищи при помощи конвекции с включенным верхним и нижним нагревом обозначают в виде стилизованного винта между двух горизонтальных полосок.

Преимущества духовки с конвекцией

Многие спрашивают, зачем нужен режим конвекции, если и без него в духовке прекрасно запекается мясо? Для чего его включать и какие блюда с ним готовить? Ответ на этот вопрос был частично дан в предыдущем разделе. Духовой шкаф с конвекцией имеет ряд преимуществ:

  • блюдо равномерно пропекается;
  • можно готовить еду сразу на нескольких противнях;
  • можно обойтись без варочной поверхности;
  • меньший расход электроэнергии или газа;
  • меньший расход масла;
  • расширяется диапазон блюд, которые вы сможете приготовить в духовке.

В духовом шкафу потоком горячего воздуха размораживают мясо и рыбу, сушат лекарственные и пряные травы, подсушивают орехи и цедру лимона. В печке прекрасно получаются безе и различная выпечка из теста. Если конвекция не нужна, то режим просто не включают.

Особенности газовых духовок

Газовые духовки с вентилятором производят реже, и цена на них обычно выше. Но экономия при работе таких приборов очевидна. Вы можете использовать газ, который стоит дешевле, плюс режим конвекции позволяет еще снизить затраты. Среди компаний, выпускающих газовые духовые шкафы с функцией перемешивания воздуха, можно выделить Zanussi, Kaiser, Korting OGG.

Особенность газовых духовок с конвекцией состоит в том, что надо соблюдать меры безопасности. Конструкция прибора должно быть такой, чтобы при задувании пламени газ отключался. Компании-производители позаботились о безопасности, поэтому бытовую технику можно смело покупать.

Применение влажной конвекции

Тем, кто придерживается здорового питания, интересно будет узнать, что в некоторых моделях духовок стоит режим влажной конвекции. Для чего он нужен?

Этот режим позволяет готовить пищу на пару, сохраняя полезные вещества. В духовой шкаф подается горячий пар, благодаря чему пища не пережаривается. Она остается сочной и мягкой внутри. Наиболее известные торговые марки, предлагающие такую технику, – это Electrolux, Miele, Smeg, Hansa.

Чтобы режим влажной конвекции работал в духовке, необходимо залить воду в специальную емкость на дверце или на задней стенке. После включения вода попадает в генератор пара, и через несколько минут он заполнит духовку. Важно то, что струя пара может быть направлена по-разному:

  • распределяется по всему объему духовки;
  • попадает в посуду;
  • направляется непосредственно на продукты.

Время подачи паровой струи можно контролировать. На режиме влажной конвекции очень вкусно запекается рыба и овощи, можно приготовить слоеный пирог с золотистой корочкой, разогревать блюда, стерилизовать банки и бутылочки для детского питания.

Урок КВН по теме «Тепловые явления»

Коблова Н.В., учитель физики МОУ СОШ №42 г. Братск

Урок – КВН по теме: «Тепловые явления»

Цель урока: Обобщение, закрепление и повторение знаний по теме « Тепловые явления»

Демонстрации: 1. Явление теплопроводности О. № 2 С.А.Хорошавин.

2. Излучение О.№ 215.

3. Конвекция О. №211.

Литература:

1. С.А. Хорошавин « Физический эксперимент в средней школе».

2. Журнал «Физика в школе» №4 1990г.

3. Журнал «Физика в школе» №5 1988г.

4. Книга для чтения по физике 7-8 класс.

Ход урока:

Организационный момент урока.

Класс делится на две команды. Назначается капитан.

1). Конкурс « Знаешь ли ты формулы?».

На доске написаны 4 формулы. Участвуют по 2 человека группы. Из выпавшей им формулы объяснить: что определяет эта формула;

что обозначает каждая буква; каковы единицы измерения величин.

2) Конкурс «Смекалистых»

Учащиеся должны ответить на вопросы, написанные на листочках. Фронтальный опрос:

1. Почему сады не разводят в низинах? (Холодный воздух скапливается внизу, т.к. он более плотный в низинах часто бывают заморозки)

2. Какая из почв глинистая или черноземная имеет большую теплопроводность? (глинистая, т.к. чернозем рыхлый).

3. Греет ли шуба? (Нет, лишь сохраняет тепло тела).

4. В каком доме теплее в деревянном или кирпичном? (Деревянном)

5. Каким образом передается энергия от Солнца на Землю? (Излучение).

6. Почему батареи отопления в помещении располагаются внизу, а форточки вверху? На каком явлении это основано? (Конвекция. Теплый воздух идет вверх, а холодный отпускается вниз)

7. Для чего делают высокими заводские трубы? (Что была лучше тяга).

8. Какое вещество нагревается быстрее с большей или меньшей удельной теплоемкостью? ( С меньшей).

9. Почему для измерения температуры наружного воздуха применяют термометры со спиртом, а не ртуть? ( Т плавления спирта = -144 , а ртуть- 39.)

10. Почему горячий чай остывает быстрее, если на него дуют? (При ветре испарение быстрее происходит).

11. В какую погоду лужи от дождя просыхают быстрее в тёплую или в холодную? ( Теплую, т.к. Т)

12. Почему в жаркую погоду не носят черные зонты? (Чёрный цвет хорошо поглощает энергию).

3) Конкурс « Догадайся демонстрация, какого опыта была проведена».

Учитель демонстрирует различные явления, а команды назвать их.

Для демонстрации исполняются опыты:

1.Теплопроводность.

2.Явление конвекции (в жидкости).

3. Явление конвекции ( жидкости газы нагреваются снизу).

4.Излучение.

4) Разгадай кроссворд.

Заранее приготовлены листы, на которых написаны к нему вопросы. Можно использовать тесты. Всё проверяется на следующем уроке. Каждый получает оценку.

5) Выбери правильный ответ.

Для этого конкурса используется специальный стенд, на котором помещено 12 вопросов и 12 ответов. Два проводника соединяют ответ с вопросом. Если ученик нашел правильный ответ, то лампочка загорается. Если нет, то лампочка не загорается.

ВОПРОСЫ:

1. Что называется теплопроводностью?

2. Что показывает удельная теплота парообразования?

3. Что называется удельной теплотой плавления?

4. Какое явление называется испарением?

5. Что называется кипением?

6. В чём состоит физический смысл удельной теплоты сгорания топлива?

7. Что такое удельная теплоемкость вещества?

8. Что такое теплопередача?

9. Какую энергию называют внутренней энергией тела?

10. Что называют количеством теплоты?

11. Какой вид теплопередачи называют излучением?

12. В чём состоит явление конвекции?

6) Игра в детектив.

Этот конкурс можно провести, если останется время до конца урока. Ребятам можно предложить вопросы:

1) Была зима. Шерлок Холмс вошёл в комнату с улицы. Сквозь замёрзшие окна был виден лишь край дороги. «Хозяйка квартиры ленивая», — подумал он. Почему он сделал такой вывод?

2) Придя в гости, Шерлок Холмс подошел к окну и посмотрел в него. «Ваш дом каменный и холодный», — заметил он. Что позволило ему так сказать?

3) Шерлок Холмс, войдя в квартиру и начав беседу с ее обитателями, через минуту сказал: « Уважаемая хозяйка, у Вас на кухне кипит чайник». Как он это определил, если находился в комнате, из которой кухня не видна?

4) Хозяйка дома, где был Холмс, подошла к двери и впустила в комнату кошку. Посмотрев на кошку, Холмс сказал: «Погода на улице холодная». Как он это определил?

5) «Давайте сверим часы для нашей операции», — сказал Шерлок Холмс Уотсону. «Мои идут неточно и часто ломаются», — ответил тот. «Заводи их только утром, и они всегда будут идти верно», — посоветовал Холмс. «Не все ли равно, когда заводить?- возразил Уотсон. «О нет, друг, и в этом надо знать суть», — парировал неторопливо Холмс. Что же именно надо знать?

6) Хозяйка поставила на стол тарелку с бутербродами — с сыром и колбасой. Шерлок Холмс посмотрел на них и подумал: «А нож хозяин точит редко» Почему у него возникла эта мысль?

Подведение итогов урока.

Объясняются оценки учащимся за устные ответы.

Задается домашнее задание, повторить основные вопросы по теме: «Тепловые явления».

Путь перемешивания при конвекци — Энциклопедия по машиностроению XXL

Теплопередача теплопроводностью и излучением явно ничего общего с миграционной теплопередачей не имеет. Сущность конвективной теплопередачи определяется следующим образом Понятие конвективного теплообмена охватывает собой процесс теплообмена между жидкостью или газом и твердым телом при н.х соприкосновении. Явление конвекции состоит в том, что перенос энергии осуществляется (в жидкости или газе) путем перемешивания частиц  [c. 28]

Практически в реальных калориметрических системах теплообмен между отдельными частями производится одним или одновременно несколькими способами. Например, теплообмен между ядром и оболочкой, разделенными воздушной прослойкой, будет осуществляться посредством всех перечисленных выше способов, т. е. теплопроводностью, конвекцией и излучением. Если теплообмен ядра необходимо уменьшить, то уменьшают расстояние между ядром и оболочкой, что сводит к минимуму естественную конвекцию. При этом соответственно увеличивается доля теплопроводности и излучения. В калориметрах, предназначенных для определения тепловых эффектов реакций, тепло от бомбы к воде передается главным образом путем вынужденной конвекции (перемешивание воды с помощью мешалки), хотя незначительная доля теплообмена будет приходиться и на теплопроводность.  [c.16]


Конвекция, т. е. передача тепла путем перемешивания более и менее нагретых частиц веществ, может происходить только в жидкостях и газах, молекулы которых имеют достаточную подвижность. В твердых телах передача тепла конвекцией не происходит.  [c.40]

Путь перемешивания при конвекции  [c.384]

При пузырчатом кипении (участок ВС) температура жидкости над поверхностью нагрева равняется температуре перегрева, вследствие чего становится возможным образование паровых пузырьков на поверхности нагрева. После завершения своего роста на поверхности нагрева паровые пузырьки отрываются от поверхности и всплывают, способствуя тем самым перемешиванию жидкости у поверхности нагрева, а соответственно и усилению передачи теплоты от поверхности нагрева к жидкости путем конвекции. Пузырчатое кипение характеризуется высоким значением плотности теплового потока при сравнительно малом перепаде температур Если  [c.468]

Механизм переноса теплоты в турбулентном пограничном слое значительно сложнее, чем в ламинарном, и пока еще не совсем ясен. В ламинарном пограничном слое теплота переносится путем теплопроводности и конвекции. В пристенной части пограничного слоя, где скорость жидкости очень мала, теплота переносится в основном теплопроводностью. С увеличением расстояния от стенки (в пределах пограничного слоя) продольная скорость потока увеличивается Ти вместе с ней увеличивается интенсивность переноса теплоты конвекцией. В турбулентном пограничном слое, в его турбулентной части в результате пульсаций скорости происходит непрерывное перемешивание макрочастиц жидкости. Если в пограничном слое имеется поперечный градиент температуры, то процесс перемешивания приводит к дополнительному переносу теплоты. Перенос теплоты через турбулентный пограничный слой более интенсивен, чем через ламинарный.  [c.129]

Механизм переноса теплоты в турбулентном пограничном слое пока еще не совсем ясен. В ламинарном пограничном слое теплота переносится путем теплопроводности и конвекции. В пристенной части пограничного слоя, где скорость жидкости мала, теплота переносится в основном теплопроводностью. С увеличением расстояния от стенки (в пределах пограничного слоя) продольная скорость потока увеличивается и вместе с ней увеличивается интенсивность переноса теплоты конвекцией, В турбулентном пограничном слое, в его турбулентной части в результате пульсаций скорости происходит непрерывное перемешивание макрочастиц жидкости. Если в пограничном слое имеется поперечный градиент темпера-  [c.276]

Интенсификация теплопередачи конвекцией осуществляется либо за счет применения внешних воздействий (барботаж, электромагнитное перемешивание), либо путем организации нагрева жидкости или газа таким образом, чтобы вызвать интенсивную естественную конвекцию, для которой коэффициент теплообмена обозначим через а,. .  [c.194]

Водохранилища — охладители. Искусственные водохранилища-охладители создаются путем устройства плотины на реке, дебит которой недостаточен для использования ее в качестве источника прямоточного водоснабжения. Глубина водохранилищ-охладителей при летних уровнях воды принимается не менее 3,5 м на 80% площади зоны циркуляции водохранилища. Охлаждение воды в водохранилищах происходит как за счет испарения части циркуляционной воды, так и за счет конвективного теплообмена нагретой воды с воздухом и перемешивания нагретой воды с поступающей в водохранилище холодной водой из природных источников. Соотношения между количествами теплоты, отданными водой в водохранилище испарением и конвекцией, существенно изменяются в зависимости от времени года. Зимой преобладающим является конвективный теплообмен, летом — испарительное охлаждение.  [c.164]


Явления теплообмена состоят в переносе тепла из одной части вещества, более нагретой, в другую менее нагретую. Перенос тепла в веществе может происходить различными способами в зависимости от состояния вещества. Если вещество находится в твердом состоянии, то перенос тепла осуществляется колеблющимися молекулами решетки твердого вещества, такое явление носит название теплопроводности. Если вещество находится в жидком состоянии, то перенос тепла помимо естественной теплопроводности производится самим теплоносителем путем передвижения самого вещества и перемешивания его. Такой перенос тепла носит название конвекции. Явление теплопроводности может рассматриваться как частный случай явления теплообмена, совершающегося в покоящемся теплоносителе.[c.7]

Передача тепла происходит, во-первых, посредством переноса (конвекции) текущей жидкостью, во-вторых, посредством теплопроводности и, в-третьих, посредством излучения. При умеренных температурах, а также в небольших по размеру пространствах излучение тепла играет очень ограниченную роль и поэтому в дальнейшем нами нигде не будет учитываться. При передаче тепла путем конвекции следует различать конвекцию посредством упорядоченного течения и конвекцию посредством турбулентного перемешивания. При конвекции путем упорядоченного, т.е. ламинарного течения тепло переносится в направлении течения, причем количество тепла, переносимого в одну секунду через единицу площади, перпендикулярной к течению, равно  [c.526]

При турбулентном движении, сопровождающемся интенсивным перемешиванием основной массы потока, очень большую роль в передаче тепла конвекцией играет тонкий пристеночный слой жидкости, в котором сохраняется ламинарное движение. Если передача тепла в турбулентном потоке происходит за счет интенсивного перемешивания, то в пределах ламинарного пограничного подслоя тепло передается в основном путем теплопроводности, что в большинстве случаев и определяет интенсивность теплообмена.[c.70]

При турбулентном движений, вследствие интенсивного перемешивания струек жидкости, распространение тепла в ней по направлению нормали к поверхности происходит и теплопроводностью и конвекцией, причем последним путем значительна интенсивнее.  [c.258]

Ясно, что рассасывание энергии путем молекулярной теплопроводности не играет никакой роли. При коэффициенте диффузии тепла (температуропроводности) воздуха порядка 1 см /сек объем с радиусом 10 см остывал бы год. Конвективный подъем нагретого шара за счет различия плотностей холодного и горячего воздуха при одинаковом атмосферном давлении и связанное с подъемом перемешивание горячего газа с окружающими массами холодного более существенны. Однако в первые 2— 3 сек после взрыва подъем невелик. Подъем не может превышать величины gt /2, где — ускорение силы тяжести, что составляет 5 ж за 1 сек, 20 ж за 2 сек, 45 ж за 3 сек. Поэтому, интересуясь первыми несколькими секундами после момента взрыва, можно не учитывать и конвекцию.[c.486]

Процесс конвективного теплообмена складывается из совокупности процессов теплопроводности и конвекции. Первый путь связан с явлениями теплопроводности, причем эта часть теплоты, так же как ц в твердых телах, полностью определяется коэффициентом теплопроводности газа или жидкости и градиентом температуры. Второй путь связан с явлением конвекции или переноса отдельных частиц и конечных объемов жидкости или газа — молей. При этом если в процессе перемешивания отдельные частицы или небольшие объемы — моли газа или жидкости — попадут из области с высокой температурой в область с низкой температурой, о после их перемешивания с окружающей средой эти частицы или моли перенесут с собой теплоту, равную произведению их массы на разность, теплосодержаний в начале и в конце пути.  [c.5]

В жидкостях наряду с теплопроводностью теплота может распространяться также путем перемещения и перемешивания между собой более или менее нагретых частиц самой жидкости. Такой вид распространения теплоты называется конвекцией. В целом явление передачи теплоты при соприкосновении стенки с жидкостью путем теплопроводности и дальнейшее распространение ее в жидкости за счет конвекции (а также процесс, протекающий в обратном направлении) называется конвективным теплообменом, или теплоотдачей.  [c.209]

Это происходит потому, что доставка кислорода в толщу воды идет не за счет медленного диффузионного процесса, а гораздо более быстрым путем за счет механического перемешивания воды (волнения, течения), а также благодаря естественной конвекции вследствие опускания вниз верхних слоев, постепенно становящихся более тяжелыми из-за испарения, приводящего к увеличению концентрации солей и охлаждению.  [c.417]

Нет сомнений в справедливости второй точки зрения в случае подавляющего преобладания лучистого обмена между частицами и термопарой над конвективным и кондуктивным. Однако если взять низкотемпературный псевдоожиженный слой и пренебречь также передачей тепла по проводникам термопары и количеством тепла, передаваемым от частиц к термопаре чисто контактным способом (минуя газовую фазу), то, по-видимому, незащищенная термопара будет измерять температуру среды. В этом распространенном в условиях лабораторных опытов случае все тепло, идущее к термопаре, будет передаваться к ней конвекцией и кондукцпей через прослойку среды. Рассмотрим квазистационарное состояние, когда режим работы псевдоожиженного слоя установился и погруженная в слой термопара указывает неизменную температуру, хотя частицы вокруг нее все время сменяются благодаря перемешиванию слоя и в зоне расположения термопары все время происходит теплообмен газа с этими сменяющимися частицами путем нестационарной теплопроводности. Чтобы исключить влияние флуктуаций неоднородности псевдоожиженного слоя, измерительная система с термопарой имеет достаточную инерционность. В условиях подобного квазиста-ционарного режима тепловой поток через спай термопары будет иметь постоянную среднюю величину, а значит, будет неизменным и температурный перепад между поверхностью горячего спая и обтекающей его средой. Величина потока тепла будет обусловлена соприкосновением сравнительно большого горячего спая с зонами раз-258  [c. 258]


В катодном диффузионном слое естественная конвекция не происходит, несмотря на то что внутри диффузионного слоя могут быть различные течения. Разряжающиеся ионы достигают катод только в результате диффузии, а в данном случае также и путем переноса через диффузионный слой. Толщина диффузионного слоя определяется падением концентрации разрядосно-собных ионов или комплексов. Однако диффузионный слой не имеет резкой границы с внутренним составом электролита. Граница стирается тем сильнее, чем меньше концентрация ионов в диффузионном слое отличается от концентрации в объеме электролита. Диффузионный слой может иметь различную толщину, которая зависит от геометрической формы катода, температуры, перемешивания, плотности тока и состава электролита. В перемешиваемом электролите диффузионный слой имеет толщину около 10 мкм, а в спокойном электролите он может достичь 500 мкм. Наличие диффузионного слоя обусловливает диффузионную поляризацию.  [c.14]

Если подлежащие покрытию изделия имеют профиль с резкими переходами, то распределение покрытия, полученного из цианистых электролитов, происходит значительно равномернее, чем из кислых электролитов, до тех пор, пока к01нвекция в углублениях профиля не имеет значительного торможения. Напротив, в изделии с узким профилем при условии торможения конвекции рассеивающая способность цианистых электролитов становится не лучше, а хуже, чем1 у кислых. Вопреки правилам в этих случаях можно улучшить рассеивающую способность цианистых электролитов путем сильного перемешивания электролита, так как в результате повышенной конвекции внутри углублений профиля ускоряется пополнение разрядоспособными нонами.  [c.126]

Ввиду большой сложности механизма переноса тепла в ламинарном слое, расчетные формулы для вынужденной конвекции тепла oiы кивaют я почти всегда экспериментальным путем. Предполагается, что в газовом потоке вне ламинарного потока в результате интенсивного перемешивания массы тепло переносится главным образом за счет конвекции при сравнительно небольшом перепаде температур, который резко возрастает лишь в ламинарном слое. Принимая температуру газового потока одинаковой в любой точке поперечного сечения турбулентной зоны, представляющей основную часть всего потока (толщина ламинарного слоя ничтожна по сравнению с гидравлическим диаметром потока), уравнение 10. 103 можно переписать в следующем виде  [c.526]

Исследования показали, что при меньшем времени стерилизации качество копсервов более высокое. Продолжительность стерилизации зависит от интенсивности теплообмена, значительно увеличивающейся при перемешивании содержимого банки, когда передача тепла происходит главным образом путем конвекции, а не путем теплопроводности. Кроме того, перемешивание позволяет несколько увеличить температуру стерили-  [c.586]


Явление конвекции — Наука дома

Процедура

      1. Налейте дистиллированную воду в химический стакан, заполнив его на 3/4 всего объема.

      2. Добавьте в воду несколько кристаллов перманганата натрия. Вода не должна стать полностью окрашенной. Кристаллы перманганата должны осесть на дно. (перманганат нельзя трогать или есть, потому что он токсичен. Используйте перчатки и очки!)

      3. Поместите химический стакан на штатив и нагрейте его. (во время нагрева вы начнете замечать миграцию воды снизу вверх. Это явление называется конвекционным теплообменом)

Почему ?

Одним из видов теплопередачи является конвекция. Теплоперенос, изучаемый в этом эксперименте, представляет собой вынужденную конвекцию, которая происходит из-за разности плотностей.

Вода в стакане будет нагреваться в основании, достигая максимальной температуры в центре основания.Это означает, что молекулы, расположенные ближе к центру основания, имеют большую температуру, чем молекулы, расположенные над ними. То есть по вертикальной оси стакана существует температурный градиент, снижающий температуру по мере приближения к верхней поверхности воды. Отмечено, что градиент нелинейный, так как вблизи стенок стакана вода имеет меньшую температуру, чем в центре. Это ключ к феномену вынужденной конвекции.

Мы можем проследить путь молекулы, находящейся в центре основания, в начальный момент времени.При нагревании молекулы ее плотность будет уменьшаться, что означает, что она будет двигаться вверх. При движении вверх его температура будет снижаться. Молекула движется вверх, пока не достигнет точки минимальной температуры. Точка минимальной температуры находится вблизи верха и стенок стакана. Конечно, молекула не дойдет до предела поверхности, потому что перед тем, как добраться до этой точки, ее температура станет настолько ниже, что она станет более плотной и сразу же двинется вниз.

При смещении к горячей поверхности основания молекула предпочтет зону вблизи стенок, поскольку она предлагает более благоприятный диапазон температур.Другая причина существования определенного пути молекулы заключается в том, что именно в центральной зоне большинство горячих молекул движутся вверх, оказывая дополнительное сопротивление молекуле, движущейся вниз.

Наблюдение за явлением конвекции с помощью высокоэффективного прозрачного нагревателя на основе никелевой микросетки, декорированной платиной: AIP Достижения: Том 7, № 2

Электроника изучалась для разработки и коммерциализации оптоэлектронных приборов, таких как прозрачные датчики, 1–3 1.Х. Чой, Дж. С. Чой, Ж.-С. Ким, Дж.-Х. Чо, К. Х. Чанг, Дж.-В. Шин, Дж. Т. Ким, Д.-Х. Юн, К.-К. Ким, Ж.-И. Ли, С.-Ю. Чой, П. Ким, К.-Г. Чой и Ю.-Ж. Ю. Малый 10 , 3685 (2014). https://doi.org/10.1002/smll.2014004342. Ю. Х. Ким, С. Дж. Ким, Ю.-Дж. Ким, Ю.-С. Shim, S.Y. Kim, B.H. Hong и H.W. Jang, ACS Nano 9, 10453 (2015). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b046803. Б. Мэн, В. Тан, З.-Х. Too, X. Zhang, M. Han, W. Liu и H. Zhang, Energy Environ. науч. 6 , 3235 (2013).https://doi.org/10.1039/c3ee42311e солнечные батареи, 4,5 4. C.-C. Чен, Л. Доу, Р. Чжу, К.-Х. Чанг, Т.-Б. Song, YB Zheng, S. Hawks, G. Li, PS Weiss и Y. Yang, ACS Nano 6, 7185 (2012). https://doi.org/10.1021/nn30293275. R.R.Lunt and V.Bulovic, Appl. физ. лат. 98 , 113305 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3567516 displays, 6,7 6. C.W. Hsu, B. Zhen, W. Qiu, O. Shapira, B.G. DeLacy, J.D. Joannopoulos и M. Soljačić, Nat. коммун. 5 , 3152 (2014).7. Т.-Дж. Ha and A. Dodabalapur, Appl. физ. лат. 102 , 123506 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4795302 и докладчики. 8,9 8. S. C. Xu, B. Y. Man, S. Z. Jiang, C. S. Chen, C. Yang, M. Liu, X. G. Gao, Z. C. Sun и C. Zhang, Appl. физ. лат. 102 , 151902 (2013). https://doi.org/10.1063/1.48020799. S. Xu, B. Man, S. Jiang, M. Liu, C. Yang, C. Chen и C. Zhang, Cryst. англ. Комм. 16 , 3532 (2014). https://doi.org/10.1039/c3ce42656d Для применения в прозрачных и гибких электронных устройствах необходимые компоненты, такие как электроды, резисторы и память, должны быть прозрачными и гибкими с отличными электрическими и механическими свойствами.До сих пор большинство исследований оптоэлектронных компонентов были сосредоточены на изготовлении и работе гибких прозрачных электродов. 10–15 10. Х.-Й. Ким, С.-Х. Ли, Дж. Ли, Э.-С. Ли, Дж.-Х. Чой, Дж.-Х. Юнг, Дж.-Ю. Юнг и Д.-Г. Чой, Малый 10 , 3767 (2014). https://doi.org/10.1002/smll.20140091111. Х.-Дж. Ким, М. Сонг, Дж.-Х. Чон, К.С. Ким, С. Сурабхи, Дж.-Р. Чон, Д.-Х. Ким и Д.-Г. Чой, Дж. Источники питания 331 , 22 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.02412. H. Kang, S. Jung, S. Jeong, G. Kim и K. Lee, Nat. коммун. 6 , 6503 (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms750313. Х. Ву, Д. Конг, З. Руан, П.-К. Hsu, S. Wang, Z. Yu, T. J. Carney, L. Hu, S. Fan, and Y. Cui, Nat. нанотехнологии. 8 , 421 (2013). https://doi.org/10.1038/nnano.2013.8414. Ж.-А. Чон и Х.-К. Ким, Сол. Энерг. Мат. Сол. Клетки. 93 , 1801 (2009 г.).15. Т. Т. Ларсен-Олсен, Р. Р. Сондергаард, К. Норрман, М. Йоргенсен и Ф. К. Кребс, Energy Environ.науч. 5 , 9467 (2012). https://doi.org/10.1039/c2ee23244h Однако исследования производства, характеристик и применения других компонентов, таких как прозрачные гибкие резисторы, нагреватели и запоминающие устройства, проводятся редко. Разработка прозрачных и гибких нагревателей с высокими характеристиками необходима для изготовления высококачественных прозрачных гибких датчиков газов и твердых частиц (ТЧ). 1,2 1. Х. Чой, Дж. С. Чой, Ж.-С. Ким, Дж.-Х. Чо, К. Х. Чанг, Дж.-В. Шин, Дж.Т. Ким, Д.-Х. Юн, К.-К. Ким, Ж.-И. Ли, С.-Ю. Чой, П. Ким, К.-Г. Чой и Ю.-Ж. Ю. Малый 10 , 3685 (2014). https://doi.org/10.1002/smll.2014004342. Ю. Х. Ким, С. Дж. Ким, Ю.-Дж. Ким, Ю.-С. Shim, S.Y. Kim, B.H. Hong и H.W. Jang, ACS Nano 9, 10453 (2015). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b04680 В общем, нагреватели в таких датчиках являются основными техническими факторами для повышения селективности, чувствительности, скорости отклика и восстановления датчиков или адсорбции и десорбции материалов мишени. (газ или ПМ). 1,2,16–19 1. Х. Чой, Дж. С. Чой, Дж.-С. Ким, Дж.-Х. Чо, К. Х. Чанг, Дж.-В. Шин, Дж. Т. Ким, Д.-Х. Юн, К.-К. Ким, Ж.-И. Ли, С.-Ю. Чой, П. Ким, К.-Г. Чой и Ю.-Ж. Ю. Малый 10 , 3685 (2014). https://doi.org/10.1002/smll.2014004342. Ю. Х. Ким, С. Дж. Ким, Ю.-Дж. Ким, Ю.-С. Shim, S.Y. Kim, B.H. Hong и H.W. Jang, ACS Nano 9, 10453 (2015). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b0468016. SE Moon, N.-J. Чой, Х.-К. Lee, J. Lee, and W.S. Yang, ETRI J. 35 , 617 (2013).https://doi.org/10.4218/etrij.13.1912.000817. С.-Ю. Ли, К.-М. Чан, Ю.-Х. Ван и Р.-Х. Ma, Sens. Actuators B 122 , 503 (2007). https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.06.01818. В.-Дж. Хван, К.-С. Шин, Дж.-Х. Ро, Д.-С. Ли и С.-Х. Чоа, Датчики 11 , 2580, (2011). https://doi.org/10.3390/s11030258019. Creemer J.F., Briand D., Zandbergen H.W., van der Vlist W., de Boer C.R., de Rooij N.F., Sarro P.M., Sens. Actuators A 148 , 416 (2008). https://дои.org/10.1016/j.sna.2008.08.016В этом исследовании высокоэффективный прозрачный нагреватель на основе никелевой микросетки, декорированной платиной, был изготовлен путем сочетания процесса трансферной печати и напыления платины. 11,20 11. Х. -Ю. Ким, М. Сонг, Дж.-Х. Чон, К.С. Ким, С. Сурабхи, Дж.-Р. Чон, Д.-Х. Ким и Д.-Г. Чой, Дж. Источники питания 331 , 22 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.02420. Х.-Дж. Ким, Ю. Ким, Ж.-Х. Чон, Дж.-Х. Чой, Дж. Ли и Д.-Г. Чой, Дж. Матер. хим. А 3 , 16621 (2015).https://doi.org/10.1039/c6tc04602a Полученный нагреватель на основе никелевой микросетки с украшением из Pt продемонстрировал превосходную механическую прочность, такую ​​как адгезия к подложкам и гибкость, а также характеристики тепловыделения. Электрические и тепловые характеристики нагревателя улучшались с увеличением степени декорирования Pt. Кроме того, впервые было обнаружено изменение концентрации ТЧ в герметичной камере по конвективному теплообмену от прозрачного микросетчатого никелевого нагревателя, декорированного платиной, при низких напряжениях.Это наглядно демонстрирует потенциал нашего прозрачного нагревателя в качестве высокоэффективного альтернативного нагревателя (или вентилятора) для датчиков и исполнительных механизмов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВерх страницыРЕФЕРАТВВЕДЕНИЕРЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ<<ВЫВОДЫДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛССЫЛКИЦитирующие статьиРисунок 1(а) показывает фотографию, оптическую микрофотографию и изображение, полученное методом автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FE-SEM) отпечатанного трансфером микросетки из чистого никеля на стеклянной подложке.Недавно мы сообщали об изготовлении однородных металлических сетчатых структур на различных подложках из стекла и гибких пластиковых пленок в наших предыдущих исследованиях. 11,20 11. Х.-Ю. Ким, М. Сонг, Дж.-Х. Чон, К.С. Ким, С. Сурабхи, Дж.-Р. Чон, Д.-Х. Ким и Д.-Г. Чой, Дж. Источники питания 331 , 22 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.09.02420. Х.-Дж. Ким, Ю. Ким, Ж.-Х. Чон, Дж.-Х. Чой, Дж. Ли и Д.-Г. Чой, Дж. Матер. хим. А 3 , 16621 (2015). https://дои.org/10.1039/c6tc04602a Как показано на рис. 1(a), крупномасштабная (100 мм × 100 мм) прозрачная микросетчатая структура Ni успешно изготовлена ​​на стеклянной подложке, которая имеет ширину 1,8 мкм и шаг 100 мкм. На рисунке 1 (b) показаны спектры оптического пропускания никелевой сетки толщиной 150 нм на стекле и коммерческих прозрачных нагревателях (стекло с покрытием из оксида индия-олова (ITO) и стекло с покрытием из оксида олова, легированного фтором (FTO)). Все спектры пропускания были получены с использованием спектрофотометра UV-VIS-NIR (SolidSpec-3700, Shimadzu Scientific Instruments) с воздухом в качестве эталона.Как показано на рис. 1(b), коммерческое стекло FTO имеет коэффициент пропускания света ниже, чем у стекла ITO во всем видимом диапазоне. Напечатанная методом трансферной печати никелевая микросетка на стекле демонстрирует оптический коэффициент пропускания 89,5 % при 550 нм и 87,2 % во всем видимом диапазоне. Это значение аналогично коммерческому стеклу ITO.

Еще одним важным параметром прозрачных нагревателей является электропроводность, а точнее сопротивление листа. Электрические свойства измеряли с помощью плоского измерителя сопротивления с четырехточечным зондом (FPP-1000, DASOL ENG).

Коэффициент пропускания при 550 нм, поверхностное сопротивление и показатель качества (FoM) коммерческих прозрачных нагревателей и никелевых микроячеек различной толщины 150, 300 и 600 нм приведены в таблице S1. Здесь мы рассчитываем значение FoM как отношение электропроводности к оптической проводимости (σdc/σopt). Выражение для σdc/σopt выглядит следующим образом: 20,21 20. H.-J. Ким, Ю. Ким, Ж.-Х. Чон, Дж.-Х. Чой, Дж. Ли и Д.-Г. Чой, Дж. Матер. хим. А 3 , 16621 (2015).https://doi.org/10.1039/c6tc04602a21. P. Li, J. Ma, H. Xu, X. Xue и Y. Liu, J. Mater. хим. С 4 , 3581 (2016). https://doi.org/10.1039/c5tc04276c
T=(1+Z02RSσoptσdc)−2 (1)
, где R S и 9014 сопротивление передачи измерено на листе 550 нм соответственно и Z 0 — импеданс свободного пространства (377 Ом). Как показано в таблице S1 в дополнительном материале, оптические и электрические свойства микросетки Ni зависят от толщины сетки. Другими словами, оптическое пропускание и сопротивление листа уменьшаются с увеличением толщины сетки. Наблюдается компромисс между оптической прозрачностью и электропроводностью никелевой микросетки. Однако значение FoM увеличивается с увеличением толщины микроячеек. Как показано в таблице S1 в дополнительном материале, значения FoM микросетки Ni толщиной 150, 300 и 600 нм на стекле составляют 44,0, 89,0 и 172,3 соответственно. Как правило, минимальное значение FoM, необходимое для прозрачных электронных приложений, составляет 35. 10,22,23 10. Х.-Ю. Ким, С.-Х. Ли, Дж. Ли, Э.-С. Ли, Дж.-Х. Чой, Дж.-Х. Юнг, Дж.-Ю. Юнг и Д.-Г. Чой, Малый 10 , 3767 (2014). https://doi.org/10.1002/smll.20140091122. M. Vosgueritchian, D.J. Lipomi, and Z. Bao, Adv. Функц. Матер. 22 , 421 (2012).23. М. Сонг, Д. С. Ю, К. Лим, С. Пак, С. Юнг, К. С. Ким, Д.-Х. Ким, Д.-Г. Ким, Дж.-К. Ким, Дж. Пак, Ю.-К. Канг, Дж. Хео, С.-Х. Джин, Дж. Х. Пак и Дж.-В. Канг, адв. Функц. Матер. 23 , 4177 (2013). https://doi.org/10.1002/adfm.201202646 Таким образом, мы ожидаем, что никелевая микросетка, напечатанная методом трансферной печати, может быть использована в качестве прозрачного электронного электрода, нагревателя или датчика в различных оптоэлектронных устройствах. Эти результаты также показывают, что оптическим коэффициентом пропускания, поверхностным сопротивлением и значением FoM металлической сетки можно управлять, изменяя толщину сетки. В этом исследовании мы провели дополнительные эксперименты с использованием никелевой сетки толщиной 600 нм, которая имела самое высокое значение FoM 172,3. Адгезия никелевой микроячеистой структуры, напечатанной методом трансферной печати, к нижележащей подложке является важным фактором для практических применений.Чтобы оценить адгезионные характеристики никелевой микросетки, напечатанной методом трансферной печати, никелевую микросетку на стекле подвергали ультразвуковой обработке в деионизированной (ДИ) воде в течение 30 мин. Для сравнения, сети нанопроволоки Ag с центрифужным покрытием (AgNW) на стекле и коммерческом стекле ITO были испытаны в тех же условиях. Экспериментальные результаты показаны на рис. S1 в дополнительном материале. Как видно на рис. S1 в дополнительном материале, поверхностное сопротивление сети AgNW значительно увеличивается из-за плохой адгезии между сетью AgNW и стеклом во время теста на адгезию.Напротив, поверхностное сопротивление никелевой микросетки, напечатанной методом трансферной печати на стекле, и коммерческого стекла ITO остается практически неизменным во время этого испытания. Это означает, что адгезия между никелевой сеткой, нанесенной методом трансферной печати, и стеклянной подложкой является достаточно прочной для практического использования. Механическая гибкость прозрачных электронных компонентов необходима для использования в носимых оптоэлектронных устройствах. Чтобы оценить механическую гибкость никелевой микросетки, напечатанной методом трансферной печати, на гибкой подложке, мы измерили изменение поверхностного сопротивления микросетки, напечатанной методом трансферной печати, на подложке из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) во время испытаний на внутренний и внешний изгиб. На рисунках S2 и S3 в дополнительном материале показаны экспериментальные результаты испытаний на внутренний и внешний изгиб образцов микросетки Ni/PET, ITO/PET и сети AgNW/PET с уменьшением радиуса изгиба. На графиках изменение поверхностного сопротивления образца, вызванное физическим изгибом гибкой подложки, можно выразить как ( R R 0 )/ R 0 , где R 0 — измеренное начальное сопротивление листа, а R — измеренное сопротивление листа в согнутом состоянии.В целом широко известна плохая механическая гибкость ITO на гибких подложках. 22 22. M. Vosgueritchian, D.J. Lipomi, and Z. Bao, Adv. Функц. Матер. 22 , 421 (2012). Между тем, предыдущие исследования показали, что сети AgNW на гибких подложках обладают большей гибкостью по сравнению с ITO/гибкой подложкой. 10,23 10. Х.-Ю. Ким, С.-Х. Ли, Дж. Ли, Э.-С. Ли, Дж.-Х. Чой, Дж.-Х. Юнг, Дж.-Ю. Юнг и Д.-Г. Чой, Малый 10 , 3767 (2014). https://дои.org/10.1002/smll.20140091123. М. Сонг, Д. С. Ю, К. Лим, С. Пак, С. Юнг, К. С. Ким, Д.-Х. Ким, Д.-Г. Ким, Дж.-К. Ким, Дж. Пак, Ю.-К. Канг, Дж. Хео, С.-Х. Джин, Дж. Х. Пак и Дж.-В. Канг, адв. Функц. Матер. 23 , 4177 (2013). https://doi.org/10.1002/adfm.201202646 Как и ожидалось, как показано на рис. S2 и S3 в дополнительных материалах, ITO/PET демонстрирует меньшую механическую гибкость, чем сеть AgNW/PET при радиусах изгиба 10 мм или меньше. . Однако микросетка Ni/ПЭТ обладает высокой механической гибкостью, сравнимой с гибкостью сетки AgNW/ПЭТ.Результаты испытаний на внутренний/внешний изгиб показывают, что микросетка Ni/ПЭТ сохраняет постоянное сопротивление листа до радиуса изгиба 4 мм (внутренний изгиб) и 6 мм (внешний изгиб). Эти результаты ясно показывают, что механическая стабильность (адгезия и гибкость) никелевой микросетки, напечатанной методом трансферной печати, лучше, чем у коммерческой пленки ITO и сетей AgNW. долговечность и производительность прозрачного нагревателя. Микросетчатые структуры Ni, декорированные Pt, на прозрачной подложке были изготовлены с использованием настольной установки для нанесения покрытий методом напыления (EM SCD005, Leica). Здесь толщина Pt регулировалась изменением времени напыления. На вставке к рис. 2(а) показаны декорированные Pt микроячеистые структуры Ni толщиной 600 нм на стекле с увеличением времени напыления Pt (0, 60, 120 и 180 с). Микросетчатые структуры Ni, декорированные Pt, становятся темнее по цвету с увеличением времени напыления Pt. Ni-микросетчатые структуры, декорированные платиной, также демонстрируют высокую механическую стабильность (адгезия и гибкость) никелевой микросетчатой ​​структуры.На рисунке S4 в дополнительном материале показаны спектры оптического пропускания сетчатых структур Ni, декорированных Pt, в зависимости от времени распыления Pt. Как показано на вставке рис. 2 (а) и рис. S4 в дополнительном материале, оптическая прозрачность сетчатых структур Ni, декорированных Pt, уменьшается с увеличением времени напыления Pt. Коэффициент пропускания при 550 нм, поверхностное сопротивление и FoM значения микросетки никеля, декорированной платиной, с разным временем напыления платины приведены в таблице 1. Как показано в таблице 1, проводимость структур сетки никеля, декорированной платиной, немного увеличивается с увеличением времени напыления платины.Однако значение FoM значительно уменьшается из-за снижения светопропускания. Несмотря на снижение, значение FoM сетчатых структур Ni, декорированных Pt, остается выше минимального значения 35 для приложений.

ТАБЛИЦА I. Коэффициенты пропускания при 550 нм, поверхностное сопротивление и значения FoM микросетки чистого никеля и микросетки никеля, декорированного платиной, с разным временем напыления платины 60, 120 и 180 с.

8 8 7 73.3 7 10.1
Образец Передача на 550 нм (%) Устойчивость к листам (Ом / кв) Фигура заслуги
Pure Ni MicroMesh 86.1 14.2 14.2 172.3 172.3
PT (60 с) / Ni MicroMesh 9002.1 11.4
111. 1
Микросетка Pt (180 s)/Ni 62,5 9,2 77,6
Пленка Ni микросетки была приготовлена ​​в конфигурации двухполюсного нагревателя с боковым контактом . 20 20. Х.-Дж. Ким, Ю. Ким, Ж.-Х. Чон, Дж.-Х. Чой, Дж. Ли и Д.-Г. Чой, Дж. Матер. хим. А 3 , 16621 (2015). https://doi.org/10.1039/c6tc04602a Как показано на рис. 2(a), каждая никелевая микроячеистая пленка, декорированная платиной, создает омический контакт, электрическое сопротивление которого уменьшается по мере того, как на поверхности никелевой микросетки увеличивается декорирование платиной. Пленка. Постоянный ток (постоянный ток) напряжением 3 В подавался на декорированную платиной никелевую микроячеистую пленку через электроды с боковым контактом из серебра для получения профиля изменения температуры с использованием прямых измерений с термопары, установленной на обратной стороне пленки. При постоянном напряжении постоянного тока 3 В стационарная температура микроячеистых пленок на основе никеля постепенно увеличивается с увеличением количества украшений Pt, как показано на рисунке 2 (b). Микросетчатая пленка на основе никеля без Pt-украшения достигает стационарной температуры 160 °C. При этом стационарная температура микросетчатой ​​пленки на основе никеля, декорированной платиной, за 180 с достигает 200 °С. После того, как металлическая сетчатая пленка нагревается джоулевым нагревом, тепло рассеивается за счет проводимости через подложку, а также за счет конвекции и излучения в воздух. 24 24. J. J. Bae, S. C. Lim, G. H. Han, YW Jo, D. L. Doung, E. S. Kim, S. J. Chae, T. Q. Huy, N. V. Luan, and Y. H. Lee, Adv. Функц. Матер. 22 , 4819 (2012). https://doi.org/10.1002/adfm.201201155 Тепловые потери за счет проводимости и излучения незначительны по сравнению с конвективными потерями тепла из-за низкой теплопроводности подложки и низкой излучательной способности электродного материала. Таким образом, предполагается, что воздушная конвекция является основным путем рассеивания тепла для микроячеистых пленок на основе никеля. 24,25 24. J. J. Bae, S. C. Lim, G. H. Han, Y. W. Jo, D. L. Doung, E. S. Kim, S. J. Chae, T. Q. Huy, N. V. Luan, and Y. H. Lee, Adv. Функц. Матер. 22 , 4819 (2012). https://doi.org/10.1002/adfm.20120115525. С.-Х. Парк, С.-М. Ли, Э.-Х. Ко, Т.-Х. Ким, Ю.-К. Нах, С.-Дж. Ли, Дж. Х. Ли и Х.-К. Ким, научн. Респ. 6 , 33868 (2016). https://doi.org/10.1038/srep33868 Потери тепловой энергии на конвекцию выражены как 24,25 W. Jo, D. L. Doung, E. S. Kim, S. J. Chae, T. Q. Huy, N. V. Luan, and Y. H. Lee, Adv. Функц. Матер. 22 , 4819 (2012). https://doi.org/10.1002/adfm.20120115525. С.-Х. Парк, С.-М. Ли, Э.-Х. Ко, Т.-Х. Ким, Ю.-К. Нах, С.-Дж. Ли, Дж. Х. Ли и Х.-К. Ким, научн. Респ. 6 , 33868 (2016). https://doi.org/10.1038/srep33868, где h — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, V — входное постоянное напряжение, R — сопротивление, T s и T i — стационарная и начальная температуры соответственно. Стационарная температура может быть получена из уравнения (2) как уравнение (3): Из уравнения. (3), очевидно, что установившаяся температура в основном определяется постоянным напряжением, сопротивлением и площадью поверхности. Для высокопроизводительного нагревателя при низком входном постоянном напряжении требуются уменьшенные поверхностное сопротивление и площадь поверхности. Поверхностное сопротивление микроячеистой пленки на основе никеля уменьшается с увеличением времени декорирования Pt, как указано в таблице 1. Это означает, что в микроячеистой пленке на основе никеля образуется больше электрических соединений и происходит более эффективное преобразование электрической энергии из-за увеличения в области поверхности с декором Pt.На рис. 3 видно, что разница в стационарных температурах сетчатых пленок Ni с декорированием платиной и без него постепенно увеличивается с увеличением входного напряжения. Это означает, что электрическая энергия в нагревателе может быть эффективно использована для джоулевого нагрева с Pt-декорацией. Чтобы подтвердить естественную конвекцию тепла, выделяемого прозрачным Pt-декоративным нагревателем, мы отслеживали изменения концентрации PM 2,5 (PM менее 2,5 мкм) и температуры в герметичной камере при работе прозрачного нагревателя, как показано на вставке к рисунку 4.Для этого испытания использовалась никелевая микросетка, декорированная платиной (10 мм × 10 мм), с приложенным напряжением 3 В и температурой нагревателя 175 °C. Объем камеры, использованной в этом эксперименте, составлял 6000 см 3 . ТЧ образовывался при сжигании ладана и содержал частицы размером от 10 мкм. 26,27 26. Р. Чжан, К. Лю, П.-К. Hsu, C. Zhang, N. Liu, J. Zhang, H. R. Lee, Y. Lu, Y. Qiu, S. Chu и Y. Cui, Nano Lett. 16 , 3642 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.нанолетт.6b0077127. К. Лю, П.-К. Хсу, Х.-В. Lee, M. Ye, G. Zheng, N. Liu, W. Li, and Y. Cui, Nat. коммун. 6 , 6205 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms7205 Данные о концентрации PM 2,5 в камере были получены с помощью монитора качества воздуха (BR-SMART 126, Bramc). Температурные данные измеряли с помощью цифрового термометра (Testo 174T, TESTO). Сначала мы отслеживали изменения концентрации PM 2,5 без нагревателя. На рисунке S5 в дополнительном материале показано изменение PM 2.5 концентрации в зависимости от времени при комнатной температуре. Как показано, концентрация PM 2,5 в камере постепенно уменьшается с течением времени, что связано с отложением PM в камере под действием силы тяжести и броуновского движения. 28–30 28. WW Nazaroff, Indoor Air 14 , 175 (2004). https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2004.00286.x29. T. Hussein, A. Hruška, P. Dohanyosová, L. Džumbová, J. Hemerka, M. Kulmala, J. Smolík, Atmos. Окружающая среда. 43 , 905 (2009).https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.10.05930. J. Grau-Bové и M. Strlič, Herit. науч. 1 , 8 (2013). https://doi.org/10.1186/2050-7445-1-8 Согласно предыдущим исследованиям, самые высокие скорости осаждения имеют место для самых крупных частиц размером ∼1–10 мкм, которые в основном определяются гравитацией и имеют тенденцию оседать на горизонтальных поверхностях. поверхностях и для мельчайших частиц размером ∼0,01–0,1 мкм, которые в основном определяются броуновским движением и имеют тенденцию диффундировать и сталкиваться с полом, стенами или потолком камеры.На рис. 4 показано изменение концентрации PM 2,5 и температуры в камере при работе прозрачного нагревателя на основе микросетки Ni, декорированного платиной. Как показано на рис. 4, температура в камере повышается примерно на 1,5 °С примерно за 10 мин. Концентрация ПМ 2,5 в камере увеличивается примерно в 50 раз по сравнению с исходным состоянием, при котором ПМ депонируется в камере, и составляет ~20 мкг/м 3 . Эти экспериментальные результаты ясно указывают на то, что движение осажденных твердых частиц реактивируется за счет конвективной теплопередачи, приводимой в действие прозрачным нагревателем, декорированным платиной.Таким образом, прозрачный нагреватель, декорированный платиной, может способствовать обнаружению или фильтрации твердых частиц или газов в режиме реального времени при низкой плотности мощности. основание гибкого прозрачного нагревателя (40 мм × 20 мм) при этом согнуто; На полиэфирсульфоновой пленке без локального нагрева наглядно продемонстрировано высокотемпературное тепловыделение, достигающее 190 °С, а также стабильная механическая гибкость нагревателя.

Центр нелинейной динамики » Конвекция и межфазные явления

Автор : А.Лещинер, М. Трэшер, М. Б. Минеев-Вайнштейн, Х. Л. Суинни

Публикация: Phys. Ред. E

Объем: 81

Номер: 016206

Год: 2010

Автор: Мэтью Трэшер, Сунгван Юнг, Йи Квонг Панг, Чжи-Пяо Чуу и Гарри Л. Суинни

Публикация: Physical Review E

Объем: 76

Страницы: 056319

Год: 2007

Автор: Мэтью Трэшер, Сунгван Юнг, Йи Квонг Панг и Гарри Л.Суинни

Публикация: Физика жидкостей

Объем: 19

Страницы: 091110

Год: 2007

Примечание: 1 стр со ссылкой в ​​формате pdf на онлайн-видео.

Автор: Брукс Кэмпбелл

Публикация: Диплом с отличием бакалавриата

Год: 2007

Автор : Мэтью Трэшер

Публикация: Кандидатская диссертация

Год: 2007

Автор: Лейф Ристроф, Мэтью Трэшер, Марк Минеев-Вайнштейн, Гарри Л.Суинни

Публикация: Phys. Редакция E Rapid Communications

Объем: 74

Номер: 015201(R)

Год: 2006

Автор: Иоахим Матисен, Итамар Прокачча, Гарри Л. Суинни, Мэтью Трэшер

Публикация: Europhys. лат.

Объем: 76(2)

Страницы: 257-263

Год: 2006

Примечание: был выбран в качестве письма Europhysics Letters Конвекция и нисходящие потоки | Treesearch Конвекция и нисходящие потоки | Поиск по дереву Перейти к основному содержанию

. gov означает, что это официально.
Веб-сайты федерального правительства часто заканчиваются на .gov или .mil. Прежде чем делиться конфиденциальной информацией, убедитесь, что вы находитесь на сайте федерального правительства.

Сайт защищен.
https:// гарантирует, что вы подключаетесь к официальному веб-сайту и что любая предоставленная вами информация шифруется и передается безопасно.

Тип публикации:

Научный журнал (JRNL)

Первичная(ые) станция(и):

Северная исследовательская станция

Историческая станция(и):

Тихоокеанская северо-западная исследовательская станция

Источник:

Управление пожарной безопасностью сегодня. 75(1): 16-19.

Описание

Конвекция и нисходящие потоки связаны с метеорологическими явлениями, которые потенциально могут влиять на поведение пожаров и тем самым изменять эволюцию лесных пожаров. Метеорологические явления, связанные с конвекцией и нисходящими выбросами, часто обсуждаются в контексте поведения огня и дыма. Физические механизмы, которые способствуют этим явлениям, взаимосвязаны, но явления часто неправильно интерпретируются или понимаются в контексте огня/дыма.В этой статье мы обсуждаем физические механизмы, связанные с конвекцией и нисходящими порывами, а также обсуждаем терминологию, используемую в отношении конвекции, вызванной огнем. Мы определяем роль, которую явления могут играть в поведении огня и дыма, согласно научной литературе. Мы также обсудим некоторые неверные толкования и недоразумения, распространенные в пожарном сообществе.

Цитата

Чарни, Джозеф Дж. ; Поттер, Брайан Э. 2017. Конвекция и нисходящие потоки. Управление пожарной безопасностью сегодня. 75(1): 16-19.

Примечания к публикации

  • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и приложить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
  • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/55200

Необычная тепловая конвекция в хорошо перемешанной жидкости

Эволюция картины при тепловой конвекции в смеси двух силиконовых масел с вязкостью 1 сСт и 100 сСт. Образуется неподвижная область и резко меняется макроскопический поток всей системы. Поскольку температурная зависимость от вязкости очень мала, во всей области, где жидкость поднимается вверх, образуется столбообразная застойная область. Фото: Казуя У. Кобаяши и Рей Курита.

Исследователи из Токийского столичного университета недавно обнаружили необычную тепловую конвекцию в однородной смеси жидкостей с высокой и низкой вязкостью. Кобаяши и Курита обнаружили, что колебания концентрации усиливаются тепловой конвекцией, когда две жидкости имеют большую разницу в вязкости. Такие смеси повсеместно наблюдаются в природе, повседневной жизни и производственных процессах, т.е. мантийная конвекция, сироп, полимерные изделия.Эти результаты обещают дальнейшее понимание неравновесных явлений в смесях жидкостей с контрастной «густотой».

Когда жидкость нагревается снизу, тепловая конвекция обычно вызывается разницей в плотности. Кобаяши и Курита обнаружили, что неподвижные области временно образуются во время тепловой конвекции в хорошо перемешанных двухкомпонентных жидкостях с большой разницей вязкости. Они исследовали модели и динамику конвекции, используя несколько различных комбинаций жидкостей. Они пришли к выводу, что разница в вязкости является одним из наиболее важных факторов образования этих статических областей. Это говорит о том, что разность вязкостей играет важную роль в явлениях неравновесности в смесях флюидов, например, в динамике конвекции в мантии, процессах смешения в растворах полимеров и т. д.

Исследовательская группа Казуя У. Кобаяси (аспирант) и Рей Курита (доцент) специализируется на экспериментальных исследованиях тепловой конвекции.В 2015 году они обнаружили образование переходной застойной области в растворе желатина вблизи перехода золь-гель (жидкость-твердое тело). В этой работе они определили критическое условие, необходимое для явления, используя несколько различных типов жидкости: они пришли к выводу, что застойная область обычно формируется, когда смесь имеет большую разницу вязкости. Профессор Курита отмечает, что «хотя это необычное явление наблюдается только при тепловой конвекции, разница вязкостей между компонентами должна играть важную роль в динамике флюидных смесей, например, в мантийной конвекции, процессах смешения и т. д.«Доклад содержит большие надежды на прогресс в нашем понимании гидродинамики, наук о Земле и метеорологии.

Это исследование было поддержано грантами на научные исследования Японского общества содействия науке. Рукопись, сообщающая об этом открытии, была опубликована в Интернете в журнале Scientific Reports .


Доказан новый тип конвекции в гранулированных газах
Дополнительная информация: Казуя У.Кобаяши и др., Повсеместное образование переходных застойных областей во время тепловой конвекции в хорошо перемешанной двухкомпонентной жидкости с большой разницей вязкости, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-13409-w

Предоставлено Токийский столичный университет

Цитата : Необычная тепловая конвекция в хорошо перемешанной жидкости (15 декабря 2017 г. ) получено 18 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2017-12-unusual-thermal-convection-well-mixed-fluid.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Конвекция: токи, которые вы можете увидеть

Полет на воздушном шаре — это удивительный способ лично убедиться в феномене конвекции.Но когда дело доходит до визуализации конвекции, вода часто оказывается более простой средой, чем воздух.

В одном простом домашнем эксперименте нет ничего более сложного, чем лоток для кубиков льда, немного пищевого красителя и большой стакан или банка. Сначала подкрасьте немного воды — чем темнее и гуще пищевой краситель в воде, тем лучше результаты — и заморозьте ее в кубики льда. Когда кубики будут готовы, наполните большую банку или стакан теплой водой. Спросите детей, что, по их мнению, может произойти, если в нее бросить кубик льда.

Когда будете готовы, поместите куб в стакан и запишите, что происходит. Предложите детям внимательно посмотреть на кубик льда: маленькие щупальца окрашенной воды могут быть едва заметными, когда они змеятся вниз. Попросите их предположить, что может произойти, прежде чем объяснить, что более холодная и плотная вода из кубика льда опускается на дно, прежде чем подняться и смешаться с теплой водой.

Почему мы это написали

Конвекция, перенос тепла посредством движения жидкостей, является одним из основных процессов, определяющих погоду. Но если вы хотите визуализировать, как это работает, вы можете попробовать использовать воду вместо воздуха.

Если это кажется слишком простым, поиграйте немного. Попробуйте разные цвета или большие кубики льда. Вы также можете обратить эксперимент вспять, окрасив теплую воду: нагрейте воду почти до кипения, окрасьте ее пищевым красителем и поместите в небольшую банку. Накройте банку полиэтиленовой пленкой и завяжите ее резинкой. Поместите банку с теплой подкрашенной водой в большой стакан с холодной водой и надрежьте пищевую пленку.Наблюдайте, как горячие, менее плотные молекулы поднимаются вверх, а затем охлаждаются и возвращаются вниз.

Эти эксперименты — интересный способ визуализировать явление, которое играет важную роль в наших климатических моделях. Спросите своих детей, как это может проявиться в более широком масштабе. Если они когда-либо плавали у восточного побережья Соединенных Штатов, они, вероятно, видели Гольфстрим. А основной повседневный погодный режим является результатом конвекции: ветра.

Ежедневно получайте истории, которые
расширяют возможности и поднимают настроение .

Может ли сироп разделиться при смешивании? Новое понимание неравновесного явления с использованием смеси жидкостей с высокой и низкой вязкостью — ScienceDaily

Исследователи из Токийского столичного университета недавно обнаружили необычную тепловую конвекцию в однородной смеси жидкостей с высокой и низкой вязкостью. Кобаяши и Курита обнаружили, что колебания концентрации усиливаются тепловой конвекцией, когда две жидкости имеют большую разницу в вязкости. Такие смеси повсеместно наблюдаются в природе, повседневной жизни и производственных процессах, например.грамм. мантийная конвекция, сироп, полимерные изделия. Эти результаты обещают дальнейшее понимание неравновесных явлений в смесях жидкостей с контрастной «густотой».

Когда жидкость нагревается снизу, тепловая конвекция обычно вызывается разницей в плотности. Кобаяши и Курита обнаружили, что неподвижные области временно образуются во время тепловой конвекции в хорошо перемешанных двухкомпонентных жидкостях с большой разницей вязкости. Они исследовали модели и динамику конвекции, используя несколько различных комбинаций жидкостей.Они пришли к выводу, что разница в вязкости является одним из наиболее важных факторов образования этих статических областей. Это говорит о том, что разность вязкостей играет важную роль в явлениях неравновесности в смесях флюидов, например, в динамике конвекции в мантии, процессах смешения в растворах полимеров и т. д.

Исследовательская группа Казуя У. Кобаяси (аспирант) и Рей Курита (доцент) специализируется на экспериментальных исследованиях тепловой конвекции.В 2015 году они обнаружили образование переходной застойной области в растворе желатина вблизи перехода золь-гель (жидкость-твердое тело). В этой работе они определили критическое условие, необходимое для явления, используя несколько различных типов жидкости: они пришли к выводу, что застойная область обычно формируется, когда смесь имеет большую разницу вязкости. Профессор Курита отмечает, что «хотя это необычное явление наблюдается только при тепловой конвекции, разница вязкостей между компонентами должна играть важную роль в динамике флюидных смесей, например, в мантийной конвекции, процессах смешения и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.