La Convection se produit à grande échelle dans les atmosphères, les océans, les manteaux planétaires, et elle fournit le mécanisme de transfert de chaleur pour une grande fraction des intérieurs les plus extérieurs de notre soleil et de toutes les étoiles. Le mouvement du fluide pendant la convection peut être invisiblement lent, ou il peut être évident et rapide, comme dans un ouragan. À l’échelle astronomique, on pense que la convection de gaz et de poussière se produit dans les disques d’accrétion des trous noirs, à des vitesses qui peuvent approcher de près celle de la lumière.,
transfert de Chaleurmodifier
un dissipateur de chaleur fournit une grande surface pour la convection pour transporter efficacement la chaleur.
le transfert de chaleur par convection est un mécanisme de transfert de chaleur qui se produit en raison du mouvement en vrac (Mouvement observable) des fluides. La chaleur est l’entité d’intérêt qui est advectée (transportée) et diffusée (dispersée)., Cela peut être comparé au transfert de chaleur conducteur, qui est le transfert d’énergie par des vibrations au niveau moléculaire à travers un solide ou un fluide, et au transfert de chaleur radiatif, le transfert d’énergie à travers les ondes électromagnétiques.
la chaleur est transférée par convection dans de nombreux exemples d’écoulement de fluide naturel, tels que le vent, les courants océaniques et les mouvements dans le manteau terrestre. La Convection est également utilisée dans les pratiques d’ingénierie des maisons, les processus industriels, le refroidissement des équipements, etc.,
Le taux de transfert de chaleur du convective peut être amélioré par l’utilisation d’un dissipateur de chaleur, souvent en conjonction avec un ventilateur. Par exemple, un processeur d’ordinateur typique aura un ventilateur spécialement conçu pour s’assurer que sa température de fonctionnement est maintenue dans les limites tolérables.
Convection cellsEdit
cellules de Convection dans un champ de gravité
Une convection de cellules, aussi connu comme une Bénard cellule, est une caractéristique de l’écoulement du fluide de modèle dans de nombreux systèmes de convection., Un corps de fluide Ascendant perd généralement de la chaleur parce qu’il rencontre une surface plus froide. Dans le liquide, cela se produit parce qu’il échange de la chaleur avec un liquide plus froid par échange direct. Dans l’exemple de l’atmosphère terrestre, cela se produit parce qu’elle rayonne de la chaleur. En raison de cette perte de chaleur, le fluide devient plus dense que le fluide en dessous, qui augmente encore. Comme il ne peut pas descendre à travers le fluide ascendant, il se déplace d’un côté. À une certaine distance, sa force descendante surmonte la force montante en dessous et le fluide commence à descendre., En descendant, il se réchauffe à nouveau et le cycle se répète.
convection Atmosphériquemodifier
circulation Atmosphériquemodifier
la circulation atmosphérique est le mouvement à grande échelle de l’air, et est un moyen par lequel l’énergie thermique est distribuée à la surface de la terre, avec le système de circulation océanique beaucoup plus lent (retardé)., La structure à grande échelle de la circulation atmosphérique varie d’année en année, mais la structure climatologique de base reste assez constante.
la circulation latitudinale se produit parce que le rayonnement solaire incident par unité de surface est le plus élevé à l’Équateur thermique et diminue à mesure que la latitude augmente, atteignant des minima aux pôles. Il se compose de deux cellules de convection primaires, la cellule de Hadley et le vortex polaire, la cellule de Hadley subissant une convection plus forte en raison de la libération d’énergie thermique latente par condensation de vapeur d’eau à des altitudes plus élevées pendant la formation des nuages.,
la circulation longitudinale, d’autre part, se produit parce que l’océan a une capacité thermique spécifique plus élevée que la terre (et aussi la conductivité thermique, permettant à la chaleur de pénétrer plus loin sous la surface ) et absorbe et libère ainsi plus de chaleur, mais la température change moins que la terre. Cela amène la brise de mer, air refroidi par l’eau, à terre dans la journée, et porte la brise de terre, air refroidi par contact avec le sol, à la mer pendant la nuit. La circulation longitudinale se compose de deux cellules, la circulation de Walker et El Niño / Oscillation australe.,
WeatherEdit
Comment Foehn est produit
Certains plus localisée des phénomènes de l’atmosphère, mouvement sont également dues à la convection, y compris le vent et certains du cycle hydrologique. Par exemple, un foehn est un vent de pente descendante qui se produit du côté sous le vent d’une chaîne de montagnes. Il résulte du réchauffement adiabatique de l’air qui a laissé tomber la majeure partie de son humidité sur les pentes au vent., En raison des différents taux de déchéance adiabatique de l’air humide et sec, l’air sur les pentes sous le vent devient plus chaud qu’à la même hauteur sur les pentes au vent.
Une colonne thermique (ou thermique) est une section verticale d’air ascendant dans les basses altitudes de l’atmosphère terrestre. Les thermiques sont créés par le chauffage inégal de la surface de la Terre par le rayonnement solaire. Le soleil réchauffe le sol, ce qui réchauffe l’air directement au-dessus. L’air plus chaud se dilate, devenant moins dense que la masse d’air environnante et créant un bas thermique., La masse d’air plus léger augmente, et comme il le fait, il se refroidit par expansion à des pressions d’air plus basses. Il cesse de monter quand il a refroidi à la même température que l’air environnant. Associé à un thermique est un flux descendant entourant la colonne thermique. L’extérieur se déplaçant vers le bas est causé par le déplacement d’air plus froid au sommet du thermique. Un autre effet météorologique provoqué par la convection est la brise de mer.
les Étapes de l’orage de la vie.,
l’air Chaud a une densité plus faible que l’air froid, de sorte que l’air chaud s’élève dans l’air froid, semblables aux ballons à air chaud. Les nuages se forment lorsque l’air relativement plus chaud transportant de l’humidité monte dans l’air plus frais. Lorsque l’air humide monte, il se refroidit, provoquant la condensation d’une partie de la vapeur d’eau dans le paquet d’air en hausse. Lorsque l’humidité se condense, elle libère de l’énergie appelée chaleur latente de condensation qui permet au paquet d’air montant de refroidir moins que l’air environnant, poursuivant ainsi l’ascension du nuage., Si suffisamment d’instabilité est présente dans l’atmosphère, ce processus se poursuivra suffisamment longtemps pour que des cumulonimbus se forment, qui supportent la foudre et le tonnerre. Généralement, les orages nécessitent trois conditions pour se former: l’humidité, une masse d’air instable et une force de levage (chaleur).
Tous les orages, quel que soit leur type, passent par trois étapes: le stade de développement, le stade mature et le stade de dissipation. L’orage moyen a un diamètre de 24 km (15 mi). Selon les conditions présentes dans l’atmosphère, ces trois étapes prennent en moyenne 30 minutes.,
circulation Océaniquemodifier
courants océaniques
le rayonnement solaire affecte les océans: l’eau chaude de l’Équateur tend à circuler vers les pôles, tandis que l’eau polaire froide se dirige vers l’Équateur. Les courants de surface sont initialement dictés par les conditions de vent de surface. Les alizés soufflent vers l’ouest sous les tropiques, et les vents d’Ouest soufflent vers l’est aux latitudes moyennes., Ce modèle de vent applique une contrainte à la surface de l’océan subtropical avec une courbure négative dans l’hémisphère nord et l’inverse dans l’hémisphère sud. Le transport Sverdrup résultant est vers l’Équateur., En raison de la conservation de la vorticité potentielle causée par les vents se déplaçant vers le pôle sur la périphérie ouest de la crête subtropicale et de la vorticité relative accrue de l’eau se déplaçant vers le pôle, le transport est équilibré par un courant étroit et accéléré vers le pôle, qui coule le long de la limite ouest du bassin océanique, l’emportant sur les effets de la friction avec le courant froid de la limite ouest qui provient des hautes latitudes. Le processus global, connu sous le nom d’intensification occidentale, fait que les courants à la limite ouest d’un bassin océanique sont plus forts que ceux à la limite est.,
lorsqu’elle se déplace vers le pôle, l’eau chaude transportée par un fort courant d’eau chaude subit un refroidissement par évaporation. Le refroidissement est entraîné par le vent: le vent se déplaçant sur l’eau refroidit l’eau et provoque également une évaporation, laissant une saumure plus salée. Dans ce processus, l’eau devient plus salée et plus dense. et les baisses de température. Une fois que la glace de mer se forme, les sels sont laissés hors de la glace, un processus connu sous le nom d’exclusion de la saumure. Ces deux processus produisent une eau plus dense et plus froide. L’eau à travers l’océan Atlantique Nord devient si dense qu’elle commence à couler à travers une eau moins salée et moins dense., (L’action convective n’est pas différente de celle d’une lampe à lave.) Ce courant descendant d’eau lourde, froide et dense devient une partie des eaux profondes de l’Atlantique Nord, un cours d’eau vers le sud.
convection du Manteaumodifier
une plaque océanique est ajoutée par upwelling (gauche) et consommée dans une zone de subduction (droite).,
La convection du manteau est le lent mouvement rampant du manteau rocheux de la Terre causé par des courants de convection transportant la chaleur de l’intérieur de la terre à la surface. C’est l’une des 3 forces motrices qui font que les plaques tectoniques se déplacent autour de la surface de la Terre.
la surface de la Terre est divisée en un certain nombre de plaques tectoniques qui sont continuellement créées et consommées à leurs limites de plaques opposées. La création (accrétion) se produit lorsque le manteau est ajouté aux bords croissants d’une plaque. Ce matériau ajouté à chaud se refroidit par conduction et convection de chaleur., Aux bords de consommation de la plaque, le matériau s’est thermiquement contracté pour devenir dense et il s’enfonce sous son propre poids lors du processus de subduction dans une tranchée océanique. Ce matériau subduit s’enfonce à une certaine profondeur à l’intérieur de la Terre où il est interdit de s’enfoncer davantage. La croûte océanique subductée déclenche le volcanisme.
Stack effectEdit
L’effet de Pile ou l’effet de cheminée est le mouvement de l’air Dans et hors des bâtiments, cheminées, cheminées, cheminées ou autres conteneurs en raison de la flottabilité., La flottabilité est due à une différence de densité de l’air intérieur-extérieur résultant des différences de température et d’humidité. Plus la différence thermique et la hauteur de la structure sont grandes, plus la force de flottabilité est grande, et donc l’effet de pile. L’effet de pile favorise la ventilation naturelle et l’infiltration. Certaines tours de refroidissement fonctionnent sur ce principe; de même, la tour solaire updraft est un dispositif proposé pour produire de l’électricité en fonction de l’effet de pile.,
Stellaire physicsEdit
Une illustration de la structure du Soleil et une étoile géante rouge, montrant leurs zones de convection. Ce sont les zones granulaires dans les couches externes de ces étoiles.
Granulés—les tops ou supérieure visible tailles de cellules de convection, vue sur la photosphère du Soleil. Ceux-ci sont causés par la convection dans la photosphère supérieure du Soleil., L’Amérique du nord est superposée pour indiquer l’échelle.
La zone de convection d’une étoile est la gamme de rayons dans lesquels l’énergie est transportée principalement par convection.
Les Granules sur la photosphère du soleil sont les sommets visibles des cellules de convection dans la photosphère, causées par la convection du plasma dans la photosphère. La partie montante des granules est située au centre où le plasma est plus chaud. Le bord extérieur des granules est plus sombre en raison du plasma descendant plus froid., Un granule typique a un diamètre de l’ordre de 1 000 kilomètres et dure chacun 8 à 20 minutes avant de se dissiper. Sous la photosphère se trouve une couche de « supergranules » beaucoup plus grandes pouvant atteindre 30 000 kilomètres de diamètre, avec une durée de vie allant jusqu’à 24 heures.
CookingEdit
un four à convection est un four qui a des ventilateurs pour faire circuler l’air autour des aliments, en utilisant le mécanisme de convection pour cuire les aliments plus rapidement qu’un four conventionnel., Les fours à Convection répartissent la chaleur uniformément autour des aliments, éliminant la couverture d’air plus frais qui entoure les aliments lorsqu’ils sont placés pour la première fois dans un four et permettant aux aliments de cuire plus uniformément en moins de temps et à une température plus basse que dans un four conventionnel. Un four à convection a un ventilateur avec un élément chauffant autour de lui. Un petit ventilateur fait circuler l’air dans la chambre de cuisson.