Konwekcja

Zapamiętaj

Konwekcja to transport energii cieplnej związany z makroskopowym ruchem cieczy lub gazu.

W konwekcji naturalnej ruch płynu powstaje wskutek różnic gęstości, najczęściej wywołanych różnicami temperatur.

W konwekcji wymuszonej ruch płynu jest wywoływany na przykład przez pompę lub wentylator.

Podczas konwekcji mogą powstawać prądy konwekcyjne.

W przeciwieństwie do przewodnictwa cieplnego konwekcja wiąże się z makroskopowym przemieszczaniem materii.

Konwekcja to sposób transportu energii cieplnej związany z makroskopowym ruchem płynu, czyli cieczy lub gazu. Wraz z przemieszczającą się materią transportowana jest również energia.

W przeciwieństwie do przewodnictwa cieplnego konwekcja wiąże się z makroskopowym przemieszczaniem materii.

Konwekcja może być naturalna lub wymuszona. W konwekcji naturalnej ruch płynu powstaje wskutek różnic gęstości, najczęściej wywołanych różnicami temperatur. W polu grawitacyjnym cieplejszy i mniej gęsty płyn może unosić się, a chłodniejszy i gęstszy – opadać.

W konwekcji wymuszonej ruch płynu jest wywoływany przez urządzenia lub inne czynniki, na przykład wentylator, pompę albo wiatr.

To właśnie konwekcja odpowiada za wiele zjawisk atmosferycznych (w tym powstawanie wielu chmur, wiatrów, w tym bryzy, cyrkulacja), a także wiele zjawisk w morzach i oceanach (prądy oceaniczne).

Podczas konwekcji powstają tak zwane prądy konwekcyjne, które mogą tworzyć zamknięte pętle obiegu materii.

Przykłady konwekcji

Oto kilka przykładów zjawiska konwekcji:

Unoszenie się ogrzanego powietrza nad rozgrzanym asfaltem lub kaloryferem.
Woda w czajniku na gazie jest podgrzewana przy jego spodzie i unosi się w górę, ochładza się, po czym opada w dół (zobacz rysunek).
© blueringmedia - stock.adobe.com
Powstawanie górskiej bryzy w dolinie ilustruje poniższa ilustracja.
© VectorMine - stock.adobe.com
Wiele ptaków, w tym bocian, wykorzystuje prądy konwekcyjne, by wznosić się na duże wysokości.
Radiator komputera przewodzi energię cieplną przez metal, a następnie przekazuje ją do otaczającego powietrza. Jeżeli przepływ powietrza jest wywoływany przez wentylator, mamy do czynienia z konwekcją wymuszoną.

Pytania

Czym różni się przewodzenie ciepła od konwekcji?

Podczas przewodnictwa energia jest przekazywana bez makroskopowego przemieszczania się materii. W konwekcji energia jest transportowana wraz z przemieszczającymi się masami cieczy lub gazu.

Gdzie wykorzystuje się konwekcję?

Konwekcja jest wykorzystywana w centralnym ogrzewaniu. Ogrzane przez grzejnik powietrze staje się lżejsze i unosi się do góry. Tam ochładza się, gęstnieje i opada w dół, gdzie znajdują się kaloryfery. Proces się powtarza. Powstaje ruch mas powietrza, dzięki któremu nagrzewa się całe pomieszczenie.

ogrzewanie konwekcyjne

W ogrzewaniu podłogowym energia jest przekazywana do pomieszczenia zarówno przez promieniowanie cieplne, jak i przez naturalną konwekcję powietrza.

Dodatkowe materiały edukacyjne

Konwekcja — komórki Rayleigha–Bénarda Warstwa płynu jest podgrzewana od dołu i chłodzona od góry. Przy małej różnicy temperatur ciepło przenosi samo przewodnictwo — płyn pozostaje nieruchomy. Po przekroczeniu progu cieplejszy, lżejszy płyn zaczyna się unosić, a chłodniejszy opadać: samorzutnie powstają komórki konwekcyjne.

Symulacja