Konveksjon

Konveksjon skjer i stor skala i atmosfære, hav, planetarisk mantles, og det gir mekanismen for varmeoverføring for en stor del av de ytterste interiør av våre sun og alle stjernene. Fluid bevegelse under konveksjon kan være usynlig treg, eller det kan være åpenbare og rask, som i en orkan. På astronomiske skalaer, konvektorer av gass og støv er tenkt å skje i netto disker av sorte hull, med en hastighet som kan nøye tilnærming som av lys.,

Varme transferEdit

Konvektiv varmeoverføring er en mekanisme for å overføre varme som oppstår på grunn av bulk bevegelse (observerbare bevegelse) av væsker. Varme er den enhet av interesse å være advected (gjennomført), og diffust (spredt)., Dette kan sammenlignes med ledende overføre varme, som er overføring av energi av vibrasjoner på et molekylært nivå gjennom en fast eller flytende, og radiative varmeoverføring, overføring av energi gjennom elektromagnetiske bølger.

Varmen overføres ved konveksjon i tallrike eksempler på naturlig forekommende strømning, slik som vind, oceanic strømninger og bevegelser i Jordens mantel. Konveksjon er også brukt i engineering practices av boliger, industrielle prosesser, kjøling av utstyr, etc.,

frekvensen av konvektiv varmeoverføring kan forbedres ved bruk av en kjøleribbe, ofte i forbindelse med en vifte. For eksempel, en vanlig datamaskin CPU vil ha en hensikt-laget vifte for å sikre at den operative temperaturen holdes innenfor akseptabel grense.

Konveksjon cellsEdit

En konveksjon celle, også kjent som en Bénard celle, er en karakteristisk fluid flow-mønster i mange konveksjon systemer., En stigende kroppen væske vanligvis mister varme fordi det møter et kaldere overflate. I væske, dette skjer fordi det utveksler varme med kaldere væske gjennom direkte utveksling. I eksempelet av Jordens atmosfære, dette skjer fordi det utstråler varme. På grunn av dette varmetapet væsken blir tettere enn væske under, som er fortsatt stigende. Siden det kan ikke gå gjennom den stigende væske, flytter til en side. På litt avstand, sin nedadgående kraft overvinner rising force under det, og væsken begynner å stige., Som det går ned, det varmer igjen og syklusen gjentar seg.

Atmosfæriske convectionEdit

Atmosfæriske circulationEdit

Atmosfærisk sirkulasjon er den store bevegelsen av luft, og er et middel som termisk energi er fordelt på overflaten av Jorden, sammen med den mye tregere (hang) havsirkulasjon system., Den store strukturen av den atmosfæriske sirkulasjonen varierer fra år til år, men den grunnleggende klimatologiske strukturen forblir relativt konstant.

Latitudinal sirkulasjon oppstår fordi hendelsen solstråling per arealenhet er høyest i den varme ekvator, og reduseres etter hvert som omfanget øker, og nådde minima ved polene. Det består av to primære konveksjon celler, Hadley-cellen og den polare virvelen, med Hadley-cellen opplever sterkere konveksjon på grunn av frigjøring av latent varme energi ved kondensering av vanndamp i høyereliggende strøk i løpet av cloud-formasjonen.,

Langsgående sirkulasjon, på den annen side, er fordi havet har en høyere spesifikk varmekapasitet enn land (og også varmeledningsevne, slik at varmen skal trenge videre under overflaten ), og dermed absorberer og frigjør mer varme, men temperaturen endres mindre enn land. Dette bringer sea breeze, luft avkjølt av vann, på land i dag, og bærer landet bris, luft avkjølt ved kontakt med bakken, til havs i løpet av natten. Langsgående sirkulasjon består av to celler, Walker sirkulasjon og El Niño / Southern Pendling.,

WeatherEdit

Noen mer lokalisert fenomener enn globale atmosfæriske bevegelser er også på grunn av konveksjon, inkludert vind og noen av de hydrologic syklus. For eksempel, en foehn vind er en down-slope vinden som oppstår på lesiden siden av en fjellkjede. Det resultater fra adiabatic oppvarming av luft som har falt mest av sin fuktighet på windward bakkene., På grunn av ulike adiabatic lapse priser fuktig og tørr luft, luft på leeward bakkene blir varmere enn i samme høyde på windward bakkene.

En termisk kolonne (eller varme) er et vertikale delen av stigende luft i lavere høyder av Jordens atmosfære. Termikk er laget av ujevn oppvarming av Jordens overflate fra solstråling. Solen varmer opp bakken, som igjen varmer opp luften rett over det. Varmere luft utvider seg, blir mindre tetthet enn den omliggende luften masse, og skape en termisk lav., Massen av lettere luft stiger, og som det gjør, det kjøler ved ekspansjon ved lavt lufttrykk. Det stopper stiger når det er avkjølt til samme temperatur som luften omkring. Forbundet med en termisk er en nedadgående flyt rundt termisk kolonne. Den nedadgående bevegelse utvendig er forårsaket av kaldere luft fordrevet på toppen av termisk. En annen konveksjon-drevet vær effekten er sea breeze.

Varm luft har lavere tetthet enn kald luft, slik at varm luft stiger i løpet av kjøligere luft, lik varm luft ballonger. Skyer dannes som relativt varmere luft bærer fuktighet som stiger i løpet av kjøligere luft. Som fuktig luft stiger, det er nedkjølt, forårsaker noen av vanndamp i stigende pakke av luft kondenserer. Når fuktigheten kondenserer, det frigjør energi kjent som latent varme kondens, noe som gjør at den stigende pakke av luft til å kjøle mindre enn den omkringliggende luften, fortsetter sky ‘ s ascension., Hvis det er nok ustabilitet er til stede i atmosfæren, denne prosessen vil fortsette lenge nok til at cumulonimbusskyer til form, som støtte lyn og torden. Generelt, tordenvær krever at tre vilkår for å danne: fuktighet, en ustabil airmass, og en løftekapasitet (varme).

Alle tordenvær, uavhengig av type, går gjennom tre stadier: den tredje fasen, den modne fasen, og ødsling scenen. Gjennomsnittlig tordenvær har en 24 km (15 min) diameter. Avhengig av forholdene er til stede i atmosfæren, disse tre stadiene tar i gjennomsnitt 30 minutter å gå gjennom.,

Oceanic circulationEdit

Solar stråling påvirker havet: varmt vann fra Ekvator har en tendens til å bevege seg mot polene, mens kalde polare vannmasser hoder mot Ekvator. Overflaten strøm er i utgangspunktet bestemmes av overflaten vindforhold. Passatvindene blåser vestover i tropene, og westerlies blåse østover på midten-breddegrader., Denne vinden mønster gjelder en stress til den subtropiske hav overflate med negative krøller seg over hele den Nordlige Halvkule, og omvendt over den Sørlige Halvkule. Den resulterende Sverdrup transport er equatorward., På grunn av bevaring av potensiell vorticity forårsaket av poleward-flytting vind på den subtropiske ridges western periferien og den økte relative vorticity av poleward flytte vann, transport er balansert av en smal, akselererende poleward gjeldende, som renner langs den vestlige grensen av havbassenget, outweighing effekten av friksjon med den kalde vestlige grensen gjeldende som stammer fra høye breddegrader. Den generelle prosessen, kjent som vest-intensivering, årsaker strømninger på den vestlige grensen av en havbassenget til å være sterkere enn de på den østlige grensen.,

Som den reiser poleward, varmt vann som transporteres med sterk varme vannet gjeldende gjennomgår fordamping kjøling. Kjøling er vind-drevet: vinden beveger seg over vannet kjøler ned vannet og fører også til fordampning, slik at en saltere saltlake. I denne prosessen, vannet blir saltere og tyngre. en nedgang i temperaturen. Når isen former, salter venstre ut av isen, en prosess som er kjent som brine eksklusjon. Disse to prosessene produserer vann som er tettere og kaldere. Vannet over den nordlige Atlanterhavet, blir så tett at det begynner å synke ned gjennom mindre saltholdig og har en lavere tetthet vann., (Den konvektiv handling er ikke i motsetning til at en lavalampe.) Dette downdraft av tung, kald og tett vann blir en del av det Nord-Atlantiske Dypt Vann, en southgoing stream.

Mantelen convectionEdit

Mantelen konveksjon er sakte snikende bevegelse av Jorden er steinete mantelen som skyldes konveksjon havstrømmer frakter varme fra jordens indre til overflaten. Det er en av 3 drivkrefter som fører til tektoniske plater til å flytte rundt på Jordens overflate.

jordoverflaten er delt inn i en rekke av tektoniske plater som kontinuerlig blir laget og brukt på motsatt plategrenser. Etablering (netto) oppstår som mantelen er lagt til den voksende kantene av en plate. Dette hot lagt materiale kjøles ned med ledning og konveksjon av varme., Ved inntak kantene av platen, materialet har termisk forkortet til å bli tett, og det synker under sin egen vekt i prosessen med subduction på et hav grøft. Dette subducted materiale som synker til noen dyp i Jordens indre, hvor det er forbudt fra å synke ytterligere. Den subducted oceanic crust utløser vulkanisme.

Stabel effectEdit

Stabelen effekt eller skorsteinseffekten er bevegelsen av luft inn og ut av bygninger, skorsteiner, flue gas stabler, eller andre beholdere på grunn av oppdrift., Oppdrift oppstår på grunn av en forskjell i innendørs til utendørs luft tetthet som følge av temperatur og fuktighet forskjeller. Jo større termisk forskjell, og høyden på struktur, jo større oppdrift kraft, og dermed stabelen effekt. Stabel-effekten bidrar til å drive naturlig ventilasjon og infiltrasjon. Noen kjøletårn operere på dette prinsippet; på samme måte solar updraft tower er et forslag til enheten for å generere elektrisitet basert på stakken effekt.,

Stellar physicsEdit

konveksjon sone av en stjerne er den utvalg av radier i hvilken energi transporteres hovedsakelig ved konveksjon.

Granulater på photosphere av Solen er synlig topper av konveksjon celler i photosphere, som skyldes konveksjon av plasma i photosphere. Den stigende delen av granulat ligger i sentrum der plasma er varmere. Den ytre kanten av granulat er mørkere på grunn av den kjøligere synkende plasma., En typisk granule har en diameter på rekkefølgen på 1.000 kilometer, og hver varer i 8 til 20 minutter før den spres. Under photosphere er et lag med mye større «supergranules» opp til 30.000 kilometer i diameter, med lifespans av opp til 24 timer.

CookingEdit

En konveksjon ovn er en ovn som har fans til å sirkulere luften rundt mat, ved hjelp av konveksjon mekanisme for å lage mat raskere enn en vanlig ovn., Konveksjonsovner fordele varmen jevnt rundt maten, ta ut teppet av kjøligere luft som omgir mat når det er første plassert i en ovn, og slik at mat til å lage mer jevnt fordelt i mindre tid og på en lavere temperatur enn i en vanlig ovn. En konveksjon ovn har en vifte med et varmeelement rundt det. En liten vifte som sirkulerer luften i ovnsrom.