Konvektionswärmeübertragung (mit Beispielen)

Der Wärmeübertragung durch Konvektion Es tritt durch die Bewegung einer Flüssigkeit auf, die Gas oder Flüssigkeit sein kann. Wenn die Dichte mit zunehmender Temperatur abnimmt, steigen die heißesten Flüssigkeitsmassen, während die kältesten Teile absteigen. Auf diese Weise gibt es eine Flüssigkeitsmassenbewegung, durch die Wärme von einem Ort zum anderen transportiert wird.

Dies ist das Merkmal, das die Konvektion von Fahr und Strahlung unterscheidet, da es in der Konvektion immer eine Netto -Massenverschiebung gibt. Andererseits benötigt Strahlung kein materielles Medium, um sich zu verbreiten, und in Bezug auf die Fahrübertragung ist sie auf aufeinanderfolgende Kollisionen zwischen Atomen und Molekülen ohne die Nettobewegung der Materie zurückzuführen.

Auf der Ebene der Atmosphäre und der Ozeane ist es jedoch leicht, dass große Luft- und Wassermassen auftreten. Deshalb ist die Konvektion der überflüssige Energieübertragungsmechanismus in diesen Medien und bestimmt das Klima der Erde weitgehend.

In einer Heimküche können Sie die Wärmeübertragungsmechanismen genau sehen. Legen Sie einfach Wasser in einen Topf erhitzen. Der flüssige Teil, der der Flamme des Hornillas am nächsten ist, ist erhitzt, seine Dichte nimmt ab und steigt auf. Sein Platz ist durch kälteres Wasser besetzt, das den Topf auf den Boden steigt.

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Arten der Konvektion

Wenn ein flüssiger Anteil erhitzt wird, bewegen sich seine Moleküle schneller und gehen voneinander ab. Aus diesem Grund wird die Flüssigkeit bei einer höheren Temperatur weniger dicht und kann durch Flotation aufsteigern und die Hitze mit sich tragen.

Dann nimmt eine kältere Flüssigkeitsmasse den Ort ein, den diese aufsteigenden Moleküle hinterlassen haben, und dieser kontinuierliche Austausch erzeugt die Anrufe Konvektionsströme.

Dies kann auf zwei Arten erreicht werden: durch natürliche (freie) Konvektion oder durch erzwungene Konvektion. Ebenso sind beide Konvektionsformen in Zentralheizsystemen oder Solarzkraftwerken vorhanden.

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Als nächstes besteht jeder aus:

Natürliche und erzwungene Konvektion

In diesem Mechanismus fließt die Wärme nur dank der Tatsache, dass der Temperaturunterschied in der fraglichen Flüssigkeit. Ohne Schwerkraft gibt es keine natürliche Konvektion.

Es gibt ein einfaches Experiment im Labor, das es ermöglicht, diese natürlichen Konvektionsströme zu visualisieren, wenn sie in Wasser gebildet werden.

Ein gefaltetes Glasrohr ist in quadratischer oder rechteckiger Form und einem Farbstoff erforderlich, der aufsteigende Ströme sichtbar macht. Dies ist normalerweise Kaliumpermanganat, das violettes Wasser färbt oder eine Art Tinte tropfen.

Jetzt ist eines der unteren Ecken des Rohrs und die Dichte des Wasserabschnitts, der nur in der Flamme liegt.

Einfaches Experiment, um zu veranschaulichen, wie Konvektionsströme in Wasser gebildet werden. Quelle: f. Zapata.

Dieser kontinuierliche Austauschprozess zwischen kaltem und heißem Wasser erzeugt einen Konvektionsstrom, der der Uhr entspricht, die dank des violetten Farbstoffs beobachtet wird, wie in der oberen Abbildung gezeigt.

Das zu zirkulierende Flüssigkeit kann auch gezwungen werden, Wärme zu übertragen, anstatt Konvektionsströme aufgrund der Differenz der Dichten auf natürliche Weise auftreten zu lassen.

Wenn die Konvektion dank externer Konvektion auftritt. Die Flüssigkeit kann gezwungen werden, durch ein Rohr wie in den Zentralheizsystemen der Häuser, dem Kühler eines Autos oder in einem offeneren Raum, dank eines Aspas -Lüfters zu fließen.

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Beispiele für Konvektionswärmeübertragung

Zentralheizsysteme

Das Zentralheizsystem in einem Haus nutzt die Wärmeübertragung durch Konvektion im Wasser.

Dazu müssen Sie heißes Wasser durch Rohre unter dem Boden aus einem zentralen Kessel zirkulieren. Auf diese Weise überträgt das Wasser die Wärme an die Heizkörper oder Heizung, und von diesen übergeht die Wärme in die Räume, während das kalte Wasser wieder zum Heizkessel zurückkehrt, um den Zyklus zu wiederholen.

Wie zu sehen ist, sind sowohl natürliche als auch erzwungene Konvektionen im Zentralheizmechanismus vorhanden.

Heizkörper, Öfen und Schornsteine

Wärmequellen wie Kühler erhitzen die Luft, die sie umgibt, und sie steigt, während die Luft aus dem oberen Teil herabsteigt und konvektive Luftströmungen im warmen Raum erzeugt.

Kochen: Kochen und braten

Wenn das in diesem Topf enthaltene Wasser erhitzt wird, überwiegt die Wärmeübertragung durch Konvektion

Jedes Mal, wenn das Nahrung in Wasser gekocht oder in Bratenöl getaucht wird, werden sie durch die durch Konvektion übertragene Wärme gekocht.

In Pasteurisierungsmilch und anderen flüssigen Lebensmitteln werden für bestimmte Zeiträume nach der verwendeten Pasteurisierungsvariante auf hohe Temperaturen erhitzt. Dies geschieht, um Bakterien zu beseitigen und die Haltbarkeit der Produkte zu erhöhen.

Die Konvektion ist in diesen Fällen der Hauptmechanismus für Wärmeübertragung, obwohl andere Mechanismen, wie z. B. das Fahren, nicht ausgeschlossen sind.

Die Winde

Konvektionsströme in der Atmosphäre verursachen Winde. Diese Strömungen werden aufgrund vieler Faktoren gebildet, einschließlich der Tatsache, dass die Erdoberfläche ungleich erhitzt wird.

Zum Beispiel erhitzt der Strand mehr als Meerwasser, sodass die Flotation die Luft auf dem Strand verlang.

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Aber nachts tritt der Prozess umgekehrt auf, da der Strand schneller die Hitze verliert als das wärmere Wasser und die Luft zum Meer. Deshalb bewegt sich der Rauch in einem Nachtclub am Strand zum Meer.

Das Magnetfeld der Erde

Die Erde besteht aus Schichten, und der Kern hat eine äußere Schicht bei hoher Temperatur, die nicht verfestigt wird. Die Bewegung des Planeten erzeugt Konvektionsströme in dieser Flüssigkeit, von der angenommen wird, dass sie für das Magnetfeld der Erde verantwortlich sind.

Magnetfelder sind auf das Vorhandensein von sich bewegenden elektrischen Lasten zurückzuführen. Die im externen Kern vorhandenen Ionen und geladenen Partikel können dieses Feld erzeugen, da die planetarischen Bewegungen solche Partikel ein Verhalten haben, das dem von kleinen Wendungen (geschlossene Schaltungen) von Strom ähnlich ist.

Wissenschaftler haben eine Korrelation zwischen der Intensität des Magnetfeldes und der Drehzahl des Planeten gefunden. Es wird angenommen, dass das schwache Magnetfeld der Venus auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass seine Rotationsgeschwindigkeit geringer ist als das von Jupiter, dessen Magnetfeld viel intensiver ist.

Verweise

1. Giambattista, a. 2010. Physik. 2. Ed. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Konzeptionelle Physik. 5. Ed. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitätsphysik mit moderner Physik. 14. Ed. Band 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 1. 7. Ed. Cengage Lernen.
6. Tippens, p. 2011. Physik: Konzepte und Anwendungen. 7. Ausgabe. McGraw Hill.