Konvekce

Konvekce se vyskytuje ve velkém měřítku v atmosféře, oceánech, planetární pláště, a poskytuje mechanismus pro přenos tepla na velkou část nejvzdálenější interiéry naše slunce a všechny hvězdy. Pohyb tekutin během konvekce může být neviditelně pomalý, nebo může být zřejmý a rychlý, jako u hurikánu. Na astronomické váhy, prouděním plynu a prachu je, že se vyskytují v akrečních discích černých děr, při rychlostech, které mohou úzce přístupu světla.,

Teplo transferEdit

Konvektivní přenos tepla je mechanismus přenosu tepla dochází, protože hromadný pohyb (pozorovatelný pohyb) tekutin. Teplo je entita zájmu, která je advected (provádí), a rozptýlené (rozptýlené)., To může být v kontrastu s konduktivní přenos tepla, což je přenos energie pomocí vibrace na molekulární úrovni prostřednictvím pevných nebo kapalných a radiační přenos tepla, přenos energie prostřednictvím elektromagnetických vln.

Teplo se přenáší konvekcí v mnoha příklady přirozeně se vyskytující proudění tekutin, jako je vítr, oceánské proudy a pohyby v zemském plášti. Konvekce se také používá ve strojírenských postupech domů, průmyslových procesů, chlazení zařízení atd.,

rychlost konvektivního přenosu tepla může být zlepšena použitím chladiče, často ve spojení s ventilátorem. Například typický počítačový procesor bude mít účelový ventilátor, který zajistí, že jeho provozní teplota bude udržována v přijatelných mezích.

Konvekce cellsEdit

konvekční buňky, také známý jako Bénard buňky, je charakteristický průtok kapaliny vzor v mnoha konvekční systémy., Stoupající tělo tekutiny obvykle ztrácí teplo, protože narazí na chladnější povrch. V kapalině k tomu dochází, protože vyměňuje teplo s chladnější kapalinou přímou výměnou. V příkladu zemské atmosféry k tomu dochází, protože vyzařuje teplo. Kvůli této tepelné ztrátě se tekutina stává hustší než tekutina pod ní, která stále stoupá. Protože nemůže sestoupit stoupající tekutinou, pohybuje se na jednu stranu. V určité vzdálenosti jeho síla směrem dolů překonává stoupající sílu pod ní a tekutina začíná klesat., Jak klesá, znovu se zahřeje a cyklus se opakuje.

Atmosférický convectionEdit

Atmosférický circulationEdit

Atmosférické cirkulace je rozsáhlý pohyb vzduchu, a je prostředkem, kterým se tepelná energie je distribuována na povrchu Země, spolu s mnohem pomalejší (zpožděné) oceánu oběhu., Rozsáhlé struktuře atmosférické cirkulace, se rok od roku liší, ale základní klimatologické struktura zůstává poměrně konstantní.

Šířkový oběhu dochází, protože dopadající sluneční záření na jednotku plochy je nejvyšší u tepla rovníku a klesá, stejně jako zeměpisné šířky se zvyšuje, dosahuje minima na pólech. Skládá se ze dvou základních konvekční buňky, Hadley buňky a polar vortex, s Hadley buňky zažívají silnější konvekce v důsledku uvolňování latentního tepla energie kondenzací vodní páry ve vyšších nadmořských výškách během formování oblačnosti.,

Podélné oběhu, na druhé straně, přijde o protože oceán má vyšší měrnou tepelnou kapacitu než země (a také tepelnou vodivost, což umožňuje teplu proniknout dále pod povrchem ), a tím absorbuje a uvolňuje více tepla, ale teplota se mění méně než země. To přináší mořský vánek, vzduchem chlazený vodou, na břeh v den, a nese pozemní vánek, vzduchem chlazený kontaktem se zemí, ven na moře během noci. Podélná cirkulace se skládá ze dvou buněk, Walker circulation a El Niño / Southern Oscillation.,

WeatherEdit

Některé lokální jevy, než globální atmosférické pohybu jsou také v důsledku konvekce, včetně větru a některé z hydrologického cyklu. Například vítr foehn je vítr dolů, který se vyskytuje na po větru na straně pohoří. Vyplývá to z adiabatického oteplení vzduchu, které většinu vlhkosti na svahových svazích snížilo., Protože z různých adiabatické zanikla sazby vlhký a suchý vzduch, vzduch na závětrné svahy se stává teplejší než ve stejné výšce na návětrné svahy.

tepelný sloupec (nebo termální) je svislá část stoupajícího vzduchu v nižších nadmořských výškách zemské atmosféry. Termály jsou vytvořeny nerovnoměrným ohřevem zemského povrchu ze slunečního záření. Slunce ohřívá Zemi, což zase ohřívá vzduch přímo nad ním. Teplejší vzduch se rozšiřuje, stává se méně hustým než okolní vzduchová hmota a vytváří tepelné minimum., Hmotnost lehčího vzduchu stoupá, a jak to dělá, ochlazuje se expanzí při nižších tlacích vzduchu. Přestane stoupat, když se ochladí na stejnou teplotu jako okolní vzduch. Spojený s tepelným je sestupný tok obklopující tepelný sloupec. Směrem dolů pohybující se exteriér je způsoben chladnějším vzduchem, který je přemístěn v horní části tepelné. Dalším konvekčním vlivem počasí je mořský vánek.

teplý vzduch má nižší hustotu než chladný vzduch, takže teplý vzduch stoupá v chladnějším vzduchu, podobně jako horkovzdušné balóny. Mraky se tvoří jako relativně teplejší vzduch nesoucí vlhkost stoupá v chladnějším vzduchu. Jak vlhký vzduch stoupá, ochlazuje se a způsobuje kondenzaci některých vodních par ve stoupajícím paketu vzduchu. Když vlhkost kondenzuje, uvolňuje energii známou jako latentní teplo kondenzace, což umožňuje stoupajícímu paketu vzduchu ochladit méně než okolní vzduch a pokračovat v vzestupu oblaku., Pokud je v atmosféře přítomna dostatečná nestabilita, bude tento proces pokračovat dostatečně dlouho, aby se vytvořily mraky cumulonimbus, které podporují blesk a hrom. Obecně platí, že bouřky vyžadují tři podmínky: vlhkost, nestabilní vzduchová hmota a zvedací síla (teplo).

Všechny bouřky, bez ohledu na typ, projít tři fáze: fázi vývoje, zralé fázi, a rozptyl fázi. Průměrná bouřka má průměr 24 km (15 mi). V závislosti na podmínkách přítomných v atmosféře trvají tyto tři fáze v průměru 30 minut.,

Oceanic circulationEdit

Sluneční záření má vliv na oceány: teplé vody od Rovníku má tendenci pohybovat se směrem k pólům, zatímco studené polární vody hlavy směrem k Rovníku. Povrchové proudy jsou zpočátku diktovány povrchovými větrnými podmínkami. Obchodní větry foukají na západ v tropech, a westerlies foukat na východ ve středních zeměpisných šířkách., Tento větrný vzor aplikuje stres na subtropický povrch oceánu s negativním zvlněním přes severní polokouli a naopak přes jižní polokouli. Výsledný Sverdrup transport je rovnítko., Z důvodu zachování potenciální vorticity způsobené poleward-pohybující se vítr na subtropické hřeben západní periferii a zvýšené relativní vorticity z poleward tekoucí vody, doprava je dáno úzkým, zrychluje poleward proud, který teče podél západní hranice oceánu povodí, převažují účinky tření s studené západní hranice současné, která pochází z vysokých zeměpisných šířkách. Celkový proces, známý jako západní intenzifikace, způsobuje, že proudy na západní hranici oceánské pánve jsou silnější než proudy na východní hranici.,

při cestě polewardem prochází teplá voda přepravovaná silným proudem teplé vody odpařovacím chlazením. Chlazení je poháněno větrem: vítr pohybující se nad vodou ochlazuje vodu a také způsobuje odpařování a zanechává slanější solanku. V tomto procesu se voda stává slanější a hustší. a snižuje teplotu. Jakmile se vytvoří mořský led, soli jsou vynechány z ledu, což je proces známý jako vyloučení solanky. Tyto dva procesy produkují vodu, která je hustší a chladnější. Voda přes severní Atlantský oceán se stává tak hustou, že se začíná potápět méně slanou a méně hustou vodou., (Konvektivní akce se nepodobá působení lávové lampy.) Tento downdraft těžké, studené a husté vody se stává součástí Severoatlantické hluboké vody, southgoing potoka.

Plášť convectionEdit

Plášť konvekce je pomalý plíživý pohyb Země je skalnatý plášť způsobené konvekční proudy nesoucí teplo z nitra země na povrch. Je to jedna ze 3 hnacích sil, která způsobuje pohyb tektonických desek po zemském povrchu.

zemský povrch je rozdělen na řadu tektonických desek, které jsou neustále vytvářeny a spotřebovány na jejich opačných deskových hranicích. Tvorba (akrece) nastává, když se k rostoucím okrajům desky přidává plášť. Tento horký přidaný materiál se ochlazuje vedením a konvekcí tepla., Na spotřebu hrany desky, materiál má tepelně smluvně, aby se stal hustý, a potopí se pod jeho vlastní váhou v procesu subdukce na oceán příkop. Tento subdukovaný materiál klesá do určité hloubky v zemském interiéru, kde je zakázáno dále klesat. Subdukovaná oceánská kůra vyvolává vulkanismus.

Stack effectEdit

komínový efekt nebo komínový efekt je pohyb vzduchu do a ven z budovy, komíny, spalin a komíny, nebo jiné nádoby v důsledku vztlaku., Vztlak nastává v důsledku rozdílu v hustotě vzduchu uvnitř a venku v důsledku teplotních a vlhkostních rozdílů. Čím větší je tepelný rozdíl a výška konstrukce, tím větší je vztlaková síla a tím i efekt zásobníku. Efekt zásobníku pomáhá řídit přirozené větrání a infiltraci. Některé chladicí věže fungují na tomto principu; podobně solární updraft tower je navrhované zařízení pro výrobu elektřiny založené na efektu zásobníku.,

Stellar physicsEdit

konvekční zóna hvězdy je rozsah poloměrů, ve kterých je energie transportována především konvekcí.

granule na fotosféře Slunce jsou viditelné vrcholy konvekčních buněk ve fotosféře způsobené konvekcí plazmy ve fotosféře. Stoupající část granulí je umístěna ve středu, kde je plazma teplejší. Vnější okraj granulí je tmavší kvůli chladnější sestupné plazmě., Typická granule má průměr řádově 1000 kilometrů a každá trvá 8 až 20 minut před rozptýlením. Níže fotosféra je vrstva mnohem větší „supergranules“ až 30 000 kilometrů v průměru, s životností až 24 hodin.

CookingEdit

konvekční trouba je trouba, že má fanoušky, aby cirkulaci vzduchu kolem potravin, pomocí konvekce mechanismus, aby vařit jídlo rychleji než konvenční troubě., Konvektomaty distribuovat teplo rovnoměrně kolem potravin, odstranění deka na chladnější vzduch, který obklopuje jídlo, když je nejprve umístěn do pece a umožňuje jídlo vařit více rovnoměrně v kratším čase a za nižší teploty než v běžné troubě. Konvekční trouba má ventilátor s topným tělesem kolem něj. Malý ventilátor cirkuluje vzduch ve varné komoře.