З'ява канвекцыі і прыклады канвекцыі

Калі наблізіць руку да уключанай электралямпы ці змясціць далонь над гарачай плітай, можна адчуць рух цёплых патокаў паветра. Той жа эфект можна назіраць пры ваганні ліста паперы, змешчанага над адкрытым полымем. Абодва эфекту тлумачацца канвекцыяй.

Што ўяўляе сабой?

У аснове з'явы канвекцыі ляжыць пашырэнне больш халоднага рэчывы пры судотыку з гарачымі масамі. У такіх абставінах нагреваемая рэчыва губляе шчыльнасць і становіцца лягчэй у параўнанні з навакольным яго халодным прасторай. Найбольш дакладна дадзеная характарыстыка з'явы адпавядае перамяшчэнню цеплавых патокаў пры награванні вады.

Рух малекул ў процілеглых кірунках пад уздзеяннем награвання - гэта менавіта тое, на чым грунтуецца канвекцыя. Выпраменьванне, цеплаправоднасць выступаюць падобнымі працэсамі, аднак тычацца перш за ўсё перадачы цеплавой энергіі ў цвёрдых целах.

Відэа: Цеплаперадача. канвекцыя

Яркія прыклады канвекцыі - перасоўванне цёплага паветра ў сярэдзіне памяшкання з ацяпляльнымі прыборамі, калі нагрэтыя патокі рухаюцца пад столь, а халоднае паветра апускаецца да самай паверхні падлогі. Менавіта таму пры ўключаным апале уверсе пакоя паветра прыкметна цяплей у параўнанні з ніжняй часткай памяшкання.

Закон Архімеда і цеплавое пашырэнне фізічных тэл

Каб зразумець, што ўяўляе сабой натуральная канвекцыя, дастаткова разгледзець працэс на прыкладзе дзеяння закона Архімеда і з'явы пашырэння тэл пад уздзеяннем цеплавога выпраменьвання. Так, згодна з законам, павышэнне тэмпературы абавязкова прыводзіць да павелічэння аб'ёмаў вадкасці. Нагреваемая знізу вадкасць у ёмістасцях падымаецца вышэй, а вільгаць большай шчыльнасці, адпаведна, перамяшчаецца ніжэй. У выпадку нагрэву зверху больш і менш шчыльныя вадкасці застануцца на сваіх месцах, у такім выпадку з'явы не адбудзецца.

Узнікненне паняцця

Упершыню тэрмін «канвекцыя» быў прапанаваны ангельскай навукоўцам Вільямам дубцом яшчэ ў 1834 годзе. Выкарыстоўваўся ён для апісання перамяшчэння цеплавых мас у нагрэтых, якія рухаюцца вадкасцях.

Першыя тэарэтычныя даследаванні з'явы канвекцыі стартавалі толькі ў 1916 годзе. У ходзе эксперыментаў было ўстаноўлена, што пераход ад дыфузіі да канвекцыі ў падаграваюць знізу вадкасцях ўзнікае пры дасягненні некаторых крытычных тэмпературных значэнняў. Пазней гэта значэнне атрымала вызначэнне «колькасць РОЭЛ». Яно было так названа ў гонар даследчыка, які займаўся яго вывучэннем. Вынікі досведаў дазволілі даць тлумачэнне перамяшчэнню цеплавых патокаў пад уплывам сіл Архімеда.

віды канвекцыі

Існуе некалькі відаў апісванага намі з'явы - натуральная і вымушаная канвекцыя. Прыклад перамяшчэння патокаў гарачага і халоднага паветра ў сярэдзіне памяшкання як нельга лепш характарызуе працэс натуральнай канвекцыі. Што тычыцца вымушанай, то яе можна назіраць пры мяшанні вадкасці лыжкай, помпай або мешалкай.

Канвекцыя немагчымая пры награванні цвёрдых тэл. Усяму віной досыць моцнае ўзаемнае прыцягненне пры ваганні іх цвёрдых часціц. У выніку нагрэву целаў цвёрдай структуры не ўзнікаюць канвекцыя, выпраменьванне. Цеплаправоднасць замяняе названыя з'явы ў такіх целах і спрыяе перадачы цеплавой энергіі.

Асобным відам выступае так званая капілярная канвекцыя. Адбываецца працэс пры перападах тэмпературы падчас руху вадкасці па трубах. У натуральных умовах значэнне такой канвекцыі нароўні з натуральнай і вымушанай вельмі неістотна. Аднак у касмічнай тэхніцы капілярная канвекцыя, выпраменьванне і цеплаправоднасць матэрыялаў становяцца вельмі значнымі фактарамі. Нават самыя слабыя Канвектыўныя руху ва ўмовах бязважкасці прыводзяць да цяжкасці рэалізацыі некаторых тэхнічных задач.

Відэа: Канвекцыя ў халоднай і гарачай вадзе - фізічныя доследы

Канвекцыя ў пластах зямной кары

Працэсы канвекцыі непарыўна звязаны з натуральным адукацыяй газападобных рэчываў у тоўшчы зямной кары. разглядаць зямны шар можна як сферу, якая складаецца з некалькіх канцэнтрычных слаёў. У самым цэнтры размяшчаецца масіўнае гарачае ядро, якое ўяўляе сабой вадкую масу высокай шчыльнасці з утрыманнем жалеза, нікеля, а таксама іншых металаў.

Навакольнымі пластамі для зямнога ядра выступаюць літасфера і напаўвадкая мантыя. Верхні пласт зямнога шара ўяўляе сабой непасрэдна зямную кару. Літасфера сфарміравана з асобных пліт, якія знаходзяцца ў вольным руху, перамяшчаючыся па паверхні вадкай мантыі. У ходзе нераўнамернага награвання розных участкаў мантыі і горных парод, якія адрозніваюцца розным складам і шчыльнасцю, адбываецца адукацыя Канвектыўныя патокаў. Менавіта пад уздзеяннем такіх патокаў ўзнікае натуральнае пераўтварэнне ложа акіянаў і перасоўванне апорных кантынентаў.

Адрозненні канвекцыі ад цеплаправоднасці

Пад цеплаправоднасцю варта разумець здольнасць фізічных тэл да перадачы цяпла пры дапамозе руху атамных і малекулярных злучэнняў. Металы выступаюць выдатнымі праваднікамі цяпла, так як іх малекулы знаходзяцца ў непарыўным кантакце адзін з адным. Наадварот, газападобныя і лятучыя рэчывы выступаюць дрэннымі праваднікамі цяпла.

Як адбываецца канвекцыя? Фізіка працэсу грунтуецца на пераносе цяпла за кошт свабоднага руху масы малекул рэчываў. У сваю чаргу, цеплаправоднасць заключаецца выключна ў перадачы энергіі паміж складнікамі часціцамі фізічнага цела. Аднак і той, і іншы працэс немагчымы без наяўнасці часціц рэчыва.

прыклады з'явы

Найбольш простым і даступным для разумення прыкладам канвекцыі можа паслужыць працэс працы звычайнага халадзільніка. Цыркуляцыя астуджанага газу фрэону па трубах халадзільнай камеры прыводзіць да зніжэння тэмпературы верхніх пластоў паветра. Адпаведна, замяшчаючы больш цёплымі струменямі, халодныя апускаюцца ўніз, астуджаючы, такім чынам, прадукты.

Размешчаная на тыльным панэлі халадзільніка рашотка гуляе ролю элемента, які спрыяе адводу цёплага паветра, адукаванага ў кампрэсары агрэгата падчас сціску газу. Астуджэнне кратаў таксама грунтуецца на Канвектыўныя механізмах. Менавіта з гэтай прычыны не рэкамендуецца загрувашчваць прастору ззаду халадзільніка. Бо толькі ў такім выпадку астуджэнне можа адбывацца без цяжкасцяў.

Іншыя прыклады канвекцыі можна заўважыць, назіраючы за такім прыроднай з'явай, як рух ветру. Награваючыся над засушлівымі кантынентамі і астуджаючыся над мясцовасцю з больш суровымі ўмовамі, патокі паветра пачынаюць выцясняць адзін аднаго, што прыводзіць да іх руху, а таксама перамяшчэнню вільгаці і энергіі.

На канвекцыі завязана магчымасць лунання птушак і планёраў. Менш шчыльныя і больш цёплыя паветраныя масы пры нераўнамерна награванні ў паверхні Зямлі прыводзяць да адукацыі ўзыходзячых патокаў, што спрыяе працэсу лунання. Для пераадолення максімальных адлегласцяў без выдаткі сіл і энергіі птушкам патрабуецца ўменне знаходзіць падобныя патокі.

Добрыя прыклады канвекцыі - адукацыя дыму ў комінах і вулканічных кратэрах. Перасоўванне дыму ўверх заснавана на яго больш высокай тэмпературы і нізкай шчыльнасці ў параўнанні з навакольным асяроддзем. Пры астыванні дым паступова асядае ў ніжнія пласты атмасферы. Менавіта з гэтай прычыны прамысловыя трубы, з дапамогай якіх адбываецца выкід шкодных рэчываў у атмасферу, робяць максімальна высокімі.

Відэа: Пытанне №2 §5. Канвекцыя - Фізіка 8 клас (Перышкин)

Найбольш распаўсюджаныя прыклады канвекцыі ў прыродзе і тэхніцы

Сярод найбольш простых, даступных для разумення прыкладаў, якія можна назіраць у прыродзе, побыце і тэхніцы, варта вылучыць:

• рух паветраных патокаў падчас працы бытавых батарэй ацяплення;
• адукацыю і рух аблокаў;
• працэс руху ветру, мусонаў і брызаў;
• зрушэнне тэктанічных зямных пліт;
• працэсы, якія прыводзяць да свабоднага газаўтварэнню.

падрыхтоўка ежы

Усё часцей з'ява канвекцыі рэалізуецца ў сучасных бытавых прыборах, у прыватнасці ў духавых шафах. Газавы шафа з канвекцыяй дазваляе рыхтаваць розныя стравы адначасова на асобных узроўнях пры рознай тэмпературы. Пры гэтым цалкам выключаецца змешванне густаў і пахаў.

Відэа: Experiments in Physics. Convection air

Нагрэў паветра ў традыцыйным духавай шафе грунтуецца на працы адзінай гарэлкі, што прыводзіць да нераўнамернага размеркаванні цяпла. За кошт мэтанакіраванага перамяшчэння гарачых патокаў паветра пры дапамозе спецыялізаванага вентылятара стравы ў канвекцыйнымі духавай шафе атрымліваюцца больш сакавітымі, лепш прапякае. Такія прылады хутчэй награваюцца, што дазваляе паменшыць час, патрабаванае на прыгатаванне ежы.

Натуральна, для гаспадынь, якія рыхтуюць у духавай шафе ўсяго толькі некалькі раз у год, бытавой прыбор з функцыяй канвекцыі нельга назваць тэхнікай першай неабходнасці. Аднак для тых, хто не можа жыць без кулінарных эксперыментаў, такая прылада стане проста незаменным на кухні.

Спадзяемся, прадстаўлены матэрыял аказаўся карысным для вас. Усяго добрага!