Zawartość
- Konwekcyjne przenoszenie ciepła
- Przykłady konwekcji
- Adwekcyjny transfer ciepła
- Przykłady reklamacji
- Inne rodzaje wymiany ciepła
Jeśli kiedykolwiek podniosłeś metalową rączkę patelni rozgrzanej nad ogniem, boleśnie doświadczyłeś wymiany ciepła. Istnieją cztery sposoby przenoszenia ciepła z jednego obiektu do drugiego: przewodzenie, promieniowanie, konwekcja i adwekcja. Ciepło prawie zawsze przepływa z obiektu o najwyższej temperaturze do obiektu o najniższej temperaturze, zmieniając w trakcie procesu swoją energię wewnętrzną. Główną różnicą między konwekcją a adwekcją jest kierunek wymiany.
Konwekcyjne przenoszenie ciepła
Konwekcyjne przenoszenie ciepła polega na przenoszeniu ciepła poprzez ruch cząstek w ośrodku. Medium to musi być gazem lub cieczą, która umożliwia ruch. Konwekcja zawsze przenosi ciepło w płaszczyźnie pionowej, a ruch ten jest wywoływany przez zmiany gęstości ośrodka, a tym samym wypór. Ogrzane cząstki rozszerzają się, zmniejszając gęstość; te cząstki stają się wtedy bardziej dynamiczne niż otaczające cząstki, co powoduje ich wzrost. W miarę wzrostu ciepło jest przenoszone do najzimniejszych części znajdujących się nad nimi.
Przykłady konwekcji
Konwekcyjne przenoszenie ciepła występuje, gdy podgrzewany jest garnek z wodą. Cząsteczki wody w pobliżu źródła ciepła rozszerzają się. Ta ekspansja zmniejsza gęstość i zaczynają rosnąć; to właśnie powoduje wrzenie wody w garnku. Atmosfera stanowi również przykład wymiany ciepła przez konwekcję. Kiedy pakiet powietrza jest ogrzewany energią słoneczną - promieniowaniem cieplnym - pakiet powietrzny rozszerza się, zmniejszając swoją gęstość. Zwiększa to jego wyporność i powoduje, że unosi się do atmosfery; tworzy to niestabilną atmosferę z pionowym przepływem powietrza.
Adwekcyjny transfer ciepła
Przenoszenie ciepła przez adwekcję różni się od tego przez konwekcję, ponieważ ruch ciepła jest ograniczony do płaszczyzny poziomej. Ten rodzaj przenoszenia nie jest napędzany przez zmiany gęstości, ale wymaga zewnętrznej siły, takiej jak wiatr lub przeciąg, aby wyprzeć cząstki w ośrodku. Gdy cząsteczki poruszają się poziomo w układach, które są cieplejsze lub chłodniejsze, ciepło jest przenoszone.
Przykłady reklamacji
Głównym przykładem wymiany ciepła poprzez adwekcję jest ruch frontów meteorologicznych. Te fronty przedstawiają masy zimnego lub gorącego powietrza poruszanego poziomo przez wiatr po powierzchni; Kiedy te masy powietrza napotkają najcieplejsze lub najzimniejsze powietrze, między systemami następuje wymiana ciepła. Prądy oceaniczne to kolejny przykład adwekcji wymiany ciepła. Prądy zamiast w pionie poruszają ciepłą lub zimną wodę w kierunkach poziomych; ponieważ wody te oddziałują z cieplejszymi lub chłodniejszymi obszarami wody, następuje wymiana ciepła między nimi.
Inne rodzaje wymiany ciepła
Pozostałe rodzaje wymiany ciepła to: przewodzenie i promieniowanie. Przenoszenie ciepła z jednego obiektu do drugiego odbywa się bez ruchu; ciepło jest przenoszone z jednej cząsteczki na drugą. Ten rodzaj wymiany ciepła występuje tylko w ciałach stałych; Przykładem jest uchwyt gorącej patelni. Przenoszenie ciepła poprzez promieniowanie polega na przenoszeniu ciepła przez elektromagnetyczne fale energii. Przykładem promieniowania jest światło słoneczne; kiedy fale uderzają w inne cząstki, zaczynają wibrować lub się nagrzewać.