対流は大気、海洋、惑星マントルで大規模に起こり、太陽とすべての星の最も外側の内部の大部分に熱伝達のメカニズムを提供します。 対流中の流体の動きは目に見えないほど遅いかもしれないし、ハリケーンのように明らかで急速であるかもしれない。 天文学的なスケールでは、ブラックホールの降着円盤において、光のそれに近い速度でガスと塵の対流が起こると考えられている。,
Heat transferEdit
ヒートシンクは、対流が熱を効率的に運び去るための大きな表面積を提供します。
対流熱伝達は、流体のバルク運動(観測可能な動き)のために起こる熱伝達のメカニズムです。 熱は、移流(運ばれる)および拡散(分散される)される関心の実体である。, これは、固体または流体を介した分子レベルでの振動によるエネルギーの伝達である導電性熱伝達と、電磁波を介したエネルギーの伝達である放射熱伝
熱は、風、海洋流、地球のマントル内の動きなど、自然に発生する流体の流れの多くの例では、対流によって伝達されます。 対流は、家庭の工学的慣行、工業プロセス、機器の冷却などにも使用されています。,
対流熱伝達の速度は、多くの場合、ファンと組み合わせて、ヒートシンクの使用によって改善され得る。 例えば、典型的なコンピュータCPUに実用温度が許容限界の内で保たれることを保障する目的作られたファンがあります。
対流セル編集
重力場における対流セル
対流セルは、ベナールセルとも呼ばれ、多くの対流システム。, 上昇する流体は、通常、より冷たい表面に遭遇するため、熱を失います。 液体では、これは直接交換によってより冷たい液体と熱を交換するので起こります。 地球の大気の例では、これは熱を放射するために起こります。 この熱損失のために液体はまだ上がっているそれの下の液体より密になります。 それは上昇流体を通って下降することができないので、それは片側に移動する。 ある距離では、その下向きの力がその下の上昇力を克服し、流体が下降し始める。, それが下降すると、それは再び暖まり、サイクルは繰り返されます。
Atmospheric convectionEdit
Atmospheric circulationEdit
地球上の全球循環の理想化された描写
大気循環は、空気の大規模な動きであり、大気の大規模な動きである。熱エネルギーが地球の表面に分布し、はるかに遅い(遅れた)海洋循環システムと一緒になることを意味します。, 大気循環の大規模構造は年々変化するが、基本的な気候学的構造はかなり一定のままである。
緯度の循環は、単位面積当たりの入射日射量が熱赤道で最も高く、緯度が増加するにつれて減少し、極で最小値に達するために発生します。 これは二つの一次対流セル,Hadleyセルと極渦からなり,hadleyセルは雲形成中のより高い高度での水蒸気の凝縮による潜熱エネルギーの放出により強い対流を経験する。,
一方、縦循環は、海が土地よりも高い比熱容量(および熱伝導性、熱が表面の下にさらに浸透することを可能にする)を有し、それによってより多くの熱を吸収および放出するが、温度は土地よりも変化が少ないために生じる。 これは、海風、海水によって冷やされた空気を昼に陸上にもたらし、陸風、地面との接触によって冷やされた空気を夜の間に海に運びます。 縦循環は,ウォーカー循環とエルニーニョ/南振動の二つの細胞からなる。,
WeatherEdit
フェーンがどのように生成されるか
グローバルな大気の動きよりもいくつかのよりローカライズされた現象は、風や風を含む対流によるものです。水文サイクル。 たとえば、フェーン風は、山脈の風下側で発生する下斜面風です。 それは風上斜面の湿気のほとんどを落とした空気の断熱的な暖まることに起因する。, 湿った空気と乾燥した空気の断熱経過速度が異なるため,風下斜面の空気は風上斜面の同じ高さよりも暖かくなる。
熱柱(または熱)は、地球の大気の低高度で上昇する空気の垂直断面です。 サーマルは、太陽放射による地球表面の不均一な加熱によって生成されます。 太陽は地面を暖め、それはその真上の空気を暖めます。 暖かい空気は膨張し、周囲の空気塊よりも密度が低くなり、熱が低くなります。, より軽い空気の質量は上昇し、それがするように、より低い空気圧で膨張することによって冷却される。 それは周囲の空気と同じ温度に冷却されたときに上昇を停止します。 熱と関連付けられる熱コラムを囲む下りの流れはあります。 下方に移動する外部は、熱の上部でより冷たい空気が変位することによって引き起こされる。 もう一つの対流駆動の気象効果は潮風です。
雷雨の人生のステージ。,
暖かい空気は冷たい空気よりも密度が低いので、暖かい空気は熱気球と同様に冷たい空気の中で上昇します。 雲の形態として比較的温暖な気持湿気が上昇内のクーラー。 湿った空気が上昇するにつれて、空気の上昇パケット内の水蒸気の一部が凝縮する原因となり、それが冷却されます。 湿気が凝縮するとき、雲の上昇を続ける空気の上昇の包みが周囲の空気よりより少しを冷却するようにする凝縮の潜熱として知られているエネル, 十分な不安定性が大気中に存在するならば、このプロセスは、雷と雷を支える積乱雲が形成されるのに十分長く続くでしょう。 一般的に、雷雨は、水分、不安定な空気塊、および持ち上げ力(熱)を形成するために三つの条件を必要とする。
すべての雷雨は、タイプにかかわらず、発達段階、成熟段階、および散逸段階の三段階を経る。 平均すると直径は24km(15mi)である。 大気中に存在する条件に応じて、これらの三つの段階は、通過するために平均30分かかります。,
海洋circ環編集
海流
太陽放射は海に影響を与える:赤道からの暖かい水は極に向かって循環する傾向があり、冷たい極の水は赤道に向かって循環する傾向がある。 表面の流れは表面の風の状態によって最初に定まります。 貿易風は熱帯地方で西に吹き、偏西風は中緯度で東に吹きます。, この風のパターンは、北半球を横切って負のカールを持つ亜熱帯海洋表面にストレスを適用し、南半球を横切って逆にします。 結果として得られるSverdrup輸送は赤道方向である。, 亜熱帯海嶺の西周辺における極下移動風によるポテンシャル渦度の保存と極下移動水の相対渦度の増加のために,輸送は海盆の西境界に沿って流れる狭く加速する極下流によってバランスされ,高緯度に由来する冷たい西境界流との摩擦の影響を上回る。 西部の激化として知られている全体的なプロセスは、海盆の西部境界の流れを東部境界の流れよりも強くさせる。,
極辺を移動するにつれて、強い温水の流れによって輸送される温水は蒸発冷却を受ける。 冷却は風駆動である:水の上を移動する風が水を冷却し、また、塩分の塩水を残して、蒸発を引き起こします。 このプロセスでは、水はより塩分が高く密度が高くなります。 そして温度の減少。 海氷が形成されると、塩は氷から取り除かれ、塩水排除として知られるプロセスが行われます。 これら二つのプロセスはより密、より冷たい水を作り出します。 北大西洋を渡る水はより少なく塩辛く、より少なく密な水を通って沈み始めるほど密になります。, (対流作用は溶岩ランプのそれとは異なりません。)重く、冷たく、密な水のこの下流域は北大西洋の深層水、southgoingストリームの一部になります。
Mantle convectionEdit
海洋プレートは、湧昇(左)によって追加され、沈み込み帯(右)で消費される。,
マントル対流は、地球の内部から表面に熱を運ぶ対流電流によって引き起こされる地球の岩のマントルの遅い忍び寄る動きです。 これは、地殻変動プレートが地球の表面の周りを移動する原因となる3つの原動力の一つです。
地球の表面は、それらの反対側のプレート境界で連続的に作成され、消費されている構造プレートの数に分割されています。 マントルがプレートの成長する縁に加えられると、生成(降着)が起こります。 この熱い加えられた材料は熱の伝導そして対流によって冷却します。, プレートの消費端では、材料は熱的に収縮して高密度になり、海溝での沈み込みの過程で自重で沈み込む。 この沈み込んだ物質は、さらに沈むことを禁じられている地球の内部のある深さまで沈み込みます。 沈み込んだ海洋地殻は、火山活動を引き起こします。
スタック効果編集
スタック効果または煙突効果は、浮力による建物、煙突、煙道ガススタック、または他の容器, 浮力は温度および湿気の相違に起因する屋内と屋外の空気密度の相違が原因で起こります。 構造物の熱差と高さが大きいほど、浮力が大きくなり、したがって積み重ね効果が大きくなります。 積み重ねの効果はドライブ自然な換気および浸潤を助ける。 いくつかの冷却塔はこの原理で動作し、同様にソーラーアップドラフト塔はスタック効果に基づいて電気を生成するための提案された装置である。,
Stellar physicsEdit
太陽と赤色巨星の構造の図で、対流ゾーンを示しています。 これらは、これらの星の外側の層の粒状のゾーンです。
顆粒-太陽の光球に見られる対流セルの上部または上部の可視サイズ。 これらは、太陽の上部光球の対流によって引き起こされます。, 北米はスケールを示すために重畳されます。
星の対流帯は、主に対流によってエネルギーが輸送される半径の範囲です。
太陽の光球上の顆粒は、光球内のプラズマの対流によって引き起こされる光球内の対流セルの目に見える頂部である。 顆粒の上昇部分は、血漿がより高温である中央に位置する。 顆粒の外縁は、より冷たい下降プラズマのために暗い。, 典型的な顆粒は直径1,000キロメートルのオーダーを有し、それぞれが散逸する前に8-20分間持続する。 光球の下には、直径30,000キロメートルまでのはるかに大きな”超粒子”の層があり、寿命は24時間までです。
CookingEdit
対流オーブンは、従来のオーブンよりも速く食品を調理するための対流機構を使用して、食品の周りに空気を循環, 対流のオーブンはオーブンに最初に置かれ、より少ない時間にそして慣習的なオーブンのより低温でもっと均等に調理するように食糧がするとき食糧を囲むより涼しい空気の毛布を取除く食糧のまわりで熱を均等に配ります。 対流のオーブンにそれのまわりで発熱体が付いているファンがある。 小さなファンは、調理室内の空気を循環させる。