Содержание
- Конвекционный теплообмен
- Примеры конвекции
- Адвекционный теплообмен
- Примеры адвекции
- Другие виды теплопередачи
Если вы когда-либо хватались за металлическую ручку горелки, которую разогревали у костра, вы испытывали болезненный перенос тепла. Существует четыре способа передачи тепла от одного объекта к другому: проводимость, излучение, конвекция и адвекция. Тепло почти всегда течет от объекта с более высокой температурой к более низкому, изменяя внутреннюю энергию обоих объектов в процессе. Основное различие между конвекционной и адвекционной теплопередачей заключается в направлении обмена.
Конвекционный теплообмен
Конвекционная передача тепла включает в себя передачу тепла посредством движения частиц среды. Эта среда должна быть газом или жидкостью, что позволяет движение. Конвекция всегда передает тепло в вертикальной плоскости. Это движение обусловлено изменениями плотности среды и, следовательно, плавучести. Нагретые частицы расширяются, заставляя их уменьшаться в плотности; эти частицы становятся более плавучими, чем окружающие частицы, заставляя их расти. Когда они поднимаются, их тепло передается более холодным частям среды, расположенной над ними.
Примеры конвекции
Конвекционный теплообмен происходит при нагревании кастрюли с водой. Когда молекулы воды, расположенные ближе всего к источнику тепла, нагреваются, они расширяются. Это расширение снижает их плотность, и они начинают расти; это то, что заставляет воду кипеть. Атмосфера также служит примером конвективного теплообмена. Когда пакет воздуха нагревается солнечной энергией - радиационным теплообменом - воздушный пакет расширяется, понижая его плотность. Это увеличивает его плавучесть и вызывает его рост в атмосфере. Это создает нестабильную атмосферу с вертикальным потоком воздуха.
Адвекционный теплообмен
Адвекционный теплообмен отличается от конвективного тем, что движение тепла ограничено горизонтальной плоскостью. Этот тип теплопередачи не приведен в действие изменениями плотности, а скорее требует внешней силы, такой как ветер или потоки, чтобы сместить частицы среды. Когда частицы движутся горизонтально в более горячие или более холодные системы, тепло передается.
Примеры адвекции
Основным примером адвекционного теплообмена является движение метеорологических фронтов. Эти фронты представляют воздушные массы холодного или теплого воздуха, которые перемещаются горизонтально по поверхности ветрами; поскольку эти воздушные массы сталкиваются с более теплым или более холодным воздухом, тепло обменивается между системами. Океанские течения - еще один пример переноса тепла адвекцией. Вместо того, чтобы вертикально, потоки перемещают теплую или холодную воду в горизонтальных направлениях. Поскольку эти воды взаимодействуют с более теплыми или более холодными участками воды, тепло обменивается между ними.
Другие виды теплопередачи
Остальные виды теплопередачи - это проводимость и излучение. Проводимость передает тепло от одного объекта к другому без движения; соска передается от молекулы к молекуле. Этот тип теплопередачи происходит только в твердых телах; ручка горячей кастрюли - пример проводимости. Радиационная передача тепла включает передачу тепла электромагнитными волнами энергии. Примером излучения является солнечный свет; когда эти волны ударяют другие частицы, они заставляют их вибрировать или нагреваться.