Convectie

convectie komt op grote schaal voor in atmosferen, oceanen, planetaire mantels, en het zorgt voor het mechanisme van warmteoverdracht voor een groot deel van de buitenste interieurs van onze zon en alle sterren. Vloeibare beweging tijdens convectie kan onzichtbaar traag zijn, of het kan duidelijk en snel zijn, zoals bij een orkaan. Op astronomische schaal wordt verondersteld dat convectie van gas en stof optreedt in de accretieschijven van zwarte gaten, met snelheden die die van het licht kunnen benaderen.,

Warmteoverdrachtdit

convectieve warmteoverdracht is een mechanisme van warmteoverdracht dat optreedt als gevolg van bulkbeweging (waarneembare beweging) van vloeistoffen. Warmte is de entiteit van belang wordt advected (gedragen), en diffuus (verspreid)., Dit kan worden vergeleken met geleidende warmteoverdracht, dat is de overdracht van energie door trillingen op moleculair niveau door een vaste stof of vloeistof, en stralingswarmte overdracht, de overdracht van energie door elektromagnetische golven.

warmte wordt overgedragen door convectie in tal van voorbeelden van natuurlijk voorkomende vloeistofstroom, zoals wind, oceanische stromingen en bewegingen in de aardmantel. Convectie wordt ook gebruikt in engineering praktijken van woningen, industriële processen, koeling van apparatuur, enz.,

De snelheid van convectieve warmteoverdracht kan worden verbeterd door het gebruik van een koellichaam, vaak in combinatie met een ventilator. Bijvoorbeeld, een typische computer CPU zal een speciaal gemaakte ventilator hebben om ervoor te zorgen dat de bedrijfstemperatuur binnen aanvaardbare grenzen wordt gehouden.

Convectiecelbewerk

een convectie de cel, ook bekend als een bénardcel, is een kenmerkend stromingspatroon in vele convectiesystemen., Een oplopend lichaam van vloeistof verliest meestal warmte omdat het een kouder oppervlak tegenkomt. In vloeistof gebeurt dit omdat het warmte uitwisselt met koudere vloeistof via directe uitwisseling. In het voorbeeld van de atmosfeer van de aarde gebeurt dit omdat het warmte uitstraalt. Door dit warmteverlies wordt de vloeistof dichter dan de vloeistof eronder, die nog steeds stijgt. Omdat het niet door de oplopende vloeistof kan dalen, beweegt het naar een kant. Op enige afstand overwint zijn neerwaartse kracht de stijgende kracht eronder en begint de vloeistof te dalen., Als het afdaalt, warmt het weer op en herhaalt de cyclus zich.

Atmosferische convectiedit

Atmosferische circulatiedit

atmosferische circulatie is de grootschalige beweging van lucht en is een middel waarmee thermische energie wordt verdeeld over het aardoppervlak, samen met het veel tragere (vertraagde) oceaancirculatiesysteem., De grootschalige structuur van de atmosferische circulatie varieert van jaar tot jaar, maar de klimatologische basisstructuur blijft vrij constant.

Latitudinale circulatie treedt op omdat de invallende zonnestraling per oppervlakte-eenheid het hoogst is bij de warmte-evenaar, en afneemt naarmate de breedtegraad toeneemt en minima bereikt op de Polen. Het bestaat uit twee primaire convectiecellen, de Hadley-cel en de polaire vortex, waarbij de Hadley-cel een sterkere convectie ervaart als gevolg van het vrijkomen van latente warmte-energie door condensatie van waterdamp op grotere hoogten tijdens wolkenvorming.,

longitudinale circulatie daarentegen ontstaat doordat de oceaan een hogere soortelijke warmtecapaciteit heeft dan land (en ook warmtegeleidingsvermogen, waardoor de warmte verder onder het oppervlak kan doordringen ) en daardoor meer warmte absorbeert en afgeeft, maar de temperatuur verandert minder dan land. Dit brengt de zeebries, lucht gekoeld door het water, aan land in de dag, en draagt de landbries, lucht gekoeld door contact met de grond, uit naar zee tijdens de nacht. Longitudinale circulatie bestaat uit twee cellen, de Walker-circulatie en El Niño / Zuidelijke oscillatie.,

WeatherEdit

een meer gelokaliseerde verschijnselen dan de globale atmosferische beweging zijn ook te wijten aan convectie, zoals wind-en sommige van de hydrologisch-cyclus. Een foehn-wind is bijvoorbeeld een neerwaartse wind die optreedt aan de benedenwind van een bergketen. Het is het gevolg van de adiabatische opwarming van de lucht die het grootste deel van zijn vocht op de windwaartse hellingen heeft laten vallen., Door de verschillende adiabatische lapse rates van vochtige en droge lucht wordt de lucht op de benedenwaartse hellingen warmer dan op dezelfde hoogte op de windwaartse hellingen.

een thermische kolom (of thermische kolom) is een verticale sectie van stijgende lucht in de lagere hoogten van de atmosfeer van de aarde. Thermiek ontstaat door de ongelijke verwarming van het aardoppervlak door zonnestraling. De zon verwarmt de grond, die op zijn beurt de lucht direct erboven verwarmt. De warmere lucht breidt uit, steeds minder dicht dan de omringende luchtmassa, en het creëren van een thermische laag., De massa van lichtere lucht stijgt, en als het doet, koelt het door expansie bij lagere luchtdruk. Het stopt met stijgen als het is afgekoeld tot dezelfde temperatuur als de omringende lucht. Geassocieerd met een thermische is een neerwaartse stroom rond de thermische kolom. De naar beneden bewegende buitenkant wordt veroorzaakt door koudere lucht wordt verplaatst aan de bovenkant van de thermische. Een ander convectie-gedreven weer effect is de zeebries.

warme lucht heeft een lagere dichtheid dan koele lucht, zodat warme lucht stijgt in koelere lucht, vergelijkbaar met heteluchtballonnen. Wolken vormen zich als relatief warmere lucht die vocht draagt stijgt in koelere lucht. Als de vochtige lucht stijgt, koelt het, waardoor een deel van de waterdamp in het stijgende luchtpakket condenseert. Wanneer het vocht condenseert, geeft het energie vrij die bekend staat als latente condensatiewarmte waardoor het stijgende luchtpakket minder afkoelt dan zijn omringende lucht, waardoor de Hemelvaart van de wolk wordt voortgezet., Als er genoeg instabiliteit in de atmosfeer aanwezig is, zal dit proces lang genoeg Doorgaan om cumulonimbus wolken te vormen, die bliksem en donder ondersteunen. Over het algemeen vereisen onweersbuien drie voorwaarden om te vormen: vocht, een onstabiele luchtmassa en een hefkracht (warmte).

alle onweersbuien, ongeacht het type, doorlopen drie fasen: de ontwikkelingsfase, de volwassen fase en de dissipatiefase. Het gemiddelde onweer heeft een diameter van 24 km. Afhankelijk van de omstandigheden in de atmosfeer duurt het gemiddeld 30 minuten om deze drie fasen te doorlopen.,

oceanische circulatiedit

zonnestraling beïnvloedt de oceanen: warm water van de evenaar circuleert naar de polen, terwijl koud poolwater naar de evenaar loopt. De oppervlaktestromen worden in eerste instantie bepaald door de windomstandigheden op het oppervlak. De passaatwinden waaien westwaarts in de tropen, en de westerlingen waaien oostwaarts op de middelste breedtegraden., Dit windpatroon oefent een stress uit op het subtropische oceaanoppervlak met negatieve krullen over het noordelijk halfrond, en omgekeerd over het zuidelijk halfrond. Het resulterende Sverdrup transport is evenaar., Vanwege het behoud van de potentiële vorticiteit veroorzaakt door de poleward-bewegende winden op de westelijke periferie van de subtropische Heuvelrug en de toegenomen relatieve vorticiteit van poleward-bewegend water, wordt het transport in evenwicht gebracht door een smalle, versnellende poleward stroom, die langs de westelijke grens van het oceaanbekken stroomt, en zwaarder weegt dan de effecten van wrijving met de koude Westelijke grensstroom die afkomstig is van hoge breedtegraden. Het totale proces, bekend als westerse intensivering, zorgt ervoor dat de stromingen op de westelijke grens van een oceaanbekken sterker zijn dan die op de oostelijke grens.,

warm water dat door sterke warmwaterstroom wordt getransporteerd, wordt poleward afgekoeld. De koeling wordt door de wind aangedreven: wind die over water beweegt koelt het water af en veroorzaakt ook verdamping, waardoor een zoute pekel ontstaat. In dit proces wordt het water zouter en dichter. en dalingen in temperatuur. Zodra zee-ijs ontstaat, worden zouten uit het ijs gelaten, een proces dat bekend staat als pekeluitsluiting. Deze twee processen produceren water dat dichter en kouder is. Het water over de Noord-Atlantische Oceaan wordt zo dicht dat het begint te zinken door minder zout en minder dicht water., (De convectieve werking is niet anders dan die van een lavalamp.) Deze neergang van zwaar, koud en dicht water wordt een deel van het Noord-Atlantische diepe Water, een zuidelijke Beek.

Mantelconvectiedit

Mantelconvectie is de langzame kruipende beweging van de rotsachtige mantel van de aarde, veroorzaakt door convectiestromen die warmte van het binnenste van de aarde naar het oppervlak voeren. Het is een van de drie drijvende krachten die ervoor zorgt dat tektonische platen rond het aardoppervlak bewegen.

het aardoppervlak is verdeeld in een aantal tektonische platen die continu worden gemaakt en geconsumeerd op de tegenoverliggende plaatgrenzen. Creatie (accretie) gebeurt als mantel wordt toegevoegd aan de groeiende randen van een plaat. Dit hete toegevoegde materiaal koelt af door geleiding en convectie van warmte., Aan de verbruiksranden van de plaat is het materiaal thermisch samengetrokken om dicht te worden, en het zinkt onder zijn eigen gewicht in het proces van subductie bij een oceaangraaf. Dit gesubducteerde materiaal zinkt tot enige diepte in het binnenste van de aarde waar het verboden is verder te zinken. De subducted Oceanic korst activeert vulkanisme.

Stack effectEdit

Het Stack effect of schoorsteen effect is de beweging van lucht in en uit gebouwen, schoorstenen, rookgasstapels of andere containers als gevolg van drijfvermogen., Drijfvermogen ontstaat door een verschil in binnen-naar-buiten luchtdichtheid als gevolg van temperatuur-en vochtverschillen. Hoe groter het thermisch verschil en de hoogte van de structuur, hoe groter de drijfkracht, en dus het stapeleffect. Het stack-effect helpt bij het stimuleren van natuurlijke ventilatie en infiltratie. Sommige koeltorens werken volgens dit principe; evenzo is de opwaartse zonnestroom een voorgesteld apparaat om elektriciteit op te wekken op basis van het schoorsteeneffect.,

stellaire fysicedit

De convectiezone van een ster is het bereik van stralen waarin energie hoofdzakelijk door convectie wordt getransporteerd.

korrels op de fotosfeer van de zon zijn de zichtbare toppen van convectiecellen in de fotosfeer, veroorzaakt door convectie van plasma in de fotosfeer. Het stijgende deel van het granulaat bevindt zich in het centrum waar het plasma heter is. De buitenste rand van het granulaat is donkerder door het koelere afdalende plasma., Een typische korrel heeft een diameter in de Orde van 1.000 kilometer en elk duurt 8 tot 20 minuten voordat het verdwijnt. Onder de fotosfeer bevindt zich een laag van veel grotere “supergranules” tot 30.000 kilometer in diameter, met een levensduur van maximaal 24 uur.

Cookingdit

een convectie-oven is een oven die ventilatoren heeft om lucht rond voedsel te laten circuleren, waarbij het convectiemechanisme wordt gebruikt om voedsel sneller te koken dan een conventionele oven., Convectieovens verdelen warmte gelijkmatig rond het voedsel, het verwijderen van de deken van koelere lucht die voedsel omringt wanneer het voor het eerst in een oven wordt geplaatst en waardoor voedsel gelijkmatig in minder tijd en op een lagere temperatuur kan koken dan in een conventionele oven. Een heteluchtoven heeft een ventilator met een verwarmingselement eromheen. Een kleine ventilator circuleert de lucht in de kookkamer.