Содержание
- Конвекционная теплопередача
- Примеры конвекции
- Адвективная теплопередача
- Примеры адвекции
- Другие виды теплопередачи
Если вы когда-нибудь брали в руки металлическую ручку сковороды, которую нагревали на огне, вы испытывали болезненный перенос тепла. Существует четыре способа передачи тепла от одного объекта к другому: теплопроводность, излучение, конвекция и адвекция. Тепло почти всегда течет от объекта с самой высокой температурой к объекту с самой низкой температурой, изменяя при этом свою внутреннюю энергию. Основное отличие конвекции от адвекции - направление обмена.
Конвекционная теплопередача
Конвекционная теплопередача предполагает передачу тепла за счет движения частиц в среде. Эта среда должна быть газом или жидкостью, допускающей движение. Конвекция всегда передает тепло в вертикальной плоскости, и это движение запускается изменениями плотности среды и, следовательно, плавучести. Нагретые частицы расширяются, уменьшая плотность; эти частицы затем становятся более динамичными, чем окружающие частицы, что заставляет их подниматься. По мере их подъема тепло передается самым холодным частям, расположенным над ними.
Примеры конвекции
Конвекционная теплопередача происходит при нагревании кастрюли с водой. Молекулы воды возле источника тепла расширяются. Это расширение уменьшает его плотность, и они начинают расти; от этого вода в кастрюле закипает. Атмосфера также является примером передачи тепла путем конвекции. Когда воздушный пакет нагревается солнечной энергией - радиационной теплопередачей - воздушный пакет расширяется, уменьшая свою плотность. Это увеличивает его плавучесть и заставляет подниматься в атмосферу; это создает нестабильную атмосферу с вертикальным потоком воздуха.
Адвективная теплопередача
Перенос тепла за счет адвекции отличается от передачи тепла за счет конвекции, поскольку движение тепла ограничено горизонтальной плоскостью. Этот тип переноса не зависит от изменения плотности, но требует внешней силы, такой как ветер или сквозняки, для перемещения частиц в среде. Когда частицы движутся горизонтально в более горячих или холодных системах, передается тепло.
Примеры адвекции
Главный пример переноса тепла посредством адвекции - движение метеорологических фронтов. Эти фронты представляют собой массы холодного или горячего воздуха, перемещаемые горизонтально ветрами над поверхностью; когда эти воздушные массы сталкиваются с самым теплым или самым холодным воздухом, между системами происходит обмен теплом. Океанские течения - еще один пример адвективной передачи тепла. Вместо вертикального течения перемещают горячую или холодную воду в горизонтальном направлении; поскольку эти воды взаимодействуют с более горячими или холодными участками воды, между ними происходит обмен теплом.
Другие виды теплопередачи
Остальные типы теплопередачи: теплопроводность и излучение. Передача тепла от одного объекта к другому осуществляется без движения; тепло передается от одной молекулы к другой. Этот тип теплопередачи происходит только в твердых телах; ручка горячей сковороды является примером. Передача тепла посредством излучения включает передачу тепла электромагнитными волнами энергии. Пример излучения - солнечный свет; когда волны ударяются о другие частицы, они начинают вибрировать или нагреваться.