Transferimi konvektiv i nxehtësisë shpesh i referuar thjesht si konvekcion, është transferimi i nxehtësisë nga një vend në tjetrin nga lëvizja e lëngjeve. Konvekcioni është zakonisht forma mbizotëruese e transferimit të nxehtësisë në lëngje dhe gazra.
Konvekcioni ndodh kur zonat më të ngrohta të një lëngu ose gazi ngrihen në zona më të ftohta në lëng ose gaz. Lëngu ose gazi më i ftohtë më pas zë vendin e zonave më të ngrohta që janë ngritur më lart. Kjo rezulton në një model të qarkullimit të vazhdueshëm.
Konvekcioni është një proces i transferimit të nxehtësisë. Kur prodhohen rryma, lënda zhvendoset nga një vend në tjetrin. Pra, ky është gjithashtu një proces transferimi masiv.
Konvekcioni është rrjedha e nxehtësisë përmes një lëvizjeje të madhe, makroskopike të materies nga një rajon i nxehtë në një rajon të ftohtë, në krahasim me transferimin mikroskopik të nxehtësisë midis atomeve të përfshirë në përçueshmëri.
Supozoni se ne konsiderojmë ngrohjen e një rajoni lokal të ajrit. Ndërsa ky ajër nxehet, molekulat përhapen, duke bërë që ky rajon të bëhet më pak i dendur se ajri përreth, i pa ngrohur. Duke qenë më pak i dendur se ajri më i freskët përreth, ajri i nxehtë do të rritet më pas për shkak të forcave të lëvizshme - kjo lëvizje e ajrit të nxehtë në një rajon më të ftohtë thuhet se transferon nxehtësinë me konvekcion.
Uji i zier në një tigan është një shembull i mirë i transferimit të nxehtësisë me konvekcion. Kur soba ndizet për herë të parë, nxehtësia transferohet së pari me anë të përçueshmërisë ndërmjet elementeve përmes fundit të tenxhere në ujë. Megjithatë, përfundimisht, uji fillon të flluskojë, këto flluska janë në të vërtetë rajone lokale të ujit të nxehtë që ngrihen në sipërfaqe, duke transferuar kështu nxehtësinë nga uji i nxehtë në fund në ujin më të ftohtë në krye me anë të konvekcionit. Në të njëjtën kohë, uji më i freskët dhe më i dendur në krye do të zhytet në fund, ku më pas nxehet.
Një shembull tjetër i mirë i konvekcionit është atmosfera. Sipërfaqja e tokës ngrohet nga dielli, ajri i ngrohtë ngrihet dhe ajri i ftohtë hyn brenda.
Konvekcioni që ndodh natyrshëm quhet konvekcion natyror ose konvekcion i lirë. Nëse një lëng qarkullon duke përdorur një tifoz ose një pompë, quhet konvekcion i detyruar. Qeliza e formuar nga rrymat e konvekcionit quhet qelizë konvekcioni ose qelizë Benard .
Një shembull tjetër i rëndësishëm i rrymave të konvekcionit është krijimi i flladeve mbi masat tokësore pranë trupave të mëdhenj të ujit. Uji ka një kapacitet më të madh të nxehtësisë se toka dhe më pas e mban nxehtësinë më mirë. Prandaj, duhet më shumë kohë për të ndryshuar temperaturën e saj, qoftë lart ose poshtë. Kështu, gjatë ditës ajri mbi ujë do të jetë më i freskët se ai mbi tokë. Kjo krijon një zonë me presion të ulët mbi tokë, në krahasim me zonën me presion të lartë mbi ujë, dhe më pas njeriu gjen erëra që fryjnë nga uji në tokë. Nga ana tjetër, gjatë natës uji ftohet më ngadalë se toka, dhe ajri mbi ujë është pak më i ngrohtë se mbi tokë. Kjo krijon një zonë me presion të ulët mbi ujë në krahasim me zonën me presion të lartë mbi tokë dhe flladi do të fryjë nga toka në ujë.
Llojet e konvekcionit të nxehtësisë
Konvekcioni i nxehtësisë është i tre llojeve - natyral, i detyruar dhe i përzier.
- Konvekcioni i detyruar - Në një rast, nxehtësia mund të bartet në mënyrë pasive nga lëvizja e lëngut, e cila do të ndodhte edhe pa procesin e ngrohjes, një proces transferimi i nxehtësisë i quajtur lirshëm si konvekcion i detyruar.
- Konvekcioni natyror - Në rastin tjetër, vetë ngrohja mund të bëjë që lëngu të lëvizë nëpërmjet forcave të zgjerimit dhe të lëvizjes, ndërsa njëkohësisht shkakton transportimin e nxehtësisë nga kjo lëvizje - një proces i njohur lirshëm si konvekcion natyror ose konvekcion i lirë.
- Konvekcioni i përzier (i kombinuar) është një kombinim i konvekcionit të detyruar dhe të lirë, i cili është rasti i përgjithshëm i konvekcionit kur një rrjedhë përcaktohet njëkohësisht nga një sistem i jashtëm i forcës (d.m.th., furnizimi i jashtëm me energji në sistemin e trupit të rrjedhshëm) dhe vëllimor i brendshëm ( masë) forcat, dmth., nga shpërndarja jo uniforme e densitetit të një mjedisi të lëngshëm në një fushë graviteti.
Disa shembuj të përditshëm të konvekcionit natyror
- Uji i vluar – Uji i vluar në një tas funksionon gjithashtu sipas parimit të konvekcionit. Kur uji fillon të nxehet, molekulat e ujit zgjerohen dhe lëvizin në tenxhere. Kështu, nxehtësia transferohet në pjesë të tjera të tenxhere dhe uji i ftohtë fillon të fundoset ndërsa uji i ngrohtë ngrihet.
- Një shembull i thjeshtë i rrymave të konvekcionit është ajri i ngrohtë që ngrihet drejt tavanit ose papafingo të një shtëpie. Ajri i ngrohtë është më pak i dendur se ajri i ftohtë, kështu që ngrihet.
- Era është një shembull i një rryme konvekcioni. Drita e diellit ose drita e reflektuar rrezaton nxehtësi, duke krijuar një ndryshim të temperaturës që bën që ajri të lëvizë. Zonat me hije ose me lagështi janë më të ftohta ose të afta të thithin nxehtësinë, duke e shtuar efektin. Rrymat e konvekcionit janë pjesë e asaj që drejton qarkullimin global të atmosferës së Tokës.
- Një filxhan me pije të nxehtë në avull – Ju mund të keni vërejtur avull që del nga një filxhan çaj ose kafe të nxehtë. Për shkak të nxehtësisë së lëngut, ajri i ngrohtë ngrihet lart. Ky ajër i ngrohtë është avull.
- Shkrirja e akullit - Nxehtësia lëviz në akull nga ajri. Kjo shkakton shkrirjen nga një e ngurtë në një lëng.
- Balonë me ajër të nxehtë – Një ngrohës brenda balonës ngroh ajrin dhe kështu ajri lëviz lart. Kjo bën që baloni të ngrihet sepse ajri i nxehtë bllokohet brenda. Kur piloti dëshiron të zbresë, ai lëshon një pjesë të ajrit të nxehtë dhe ajri i ftohtë zë vendin e tij, duke bërë që baloni të ulet.
- Shkrirja e materialit të ngrirë – Ushqimi i ngrirë shkrihet më shpejt nën ujë të ftohtë të rrjedhshëm sesa nëse vendoset në ujë. Veprimi i ujit të rrjedhshëm transferon nxehtësinë në ushqim më shpejt.
- Stuhi - Uji i ngrohtë nga oqeanet ngrihet në ajër dhe shndërrohet në pika uji të ngopur që formojnë retë. Kur ky proces vazhdon, retë më të vogla përplasen me njëra-tjetrën dhe krijohen re më të mëdha. Me arritjen e fazës përfundimtare të rritjes, formohen re kumulonimbus ose stuhi.
Konvekcioni në meteorologji dhe gjeologji
- Konveksioni i mantelit - Manteli shkëmbor i Tokës lëviz ngadalë për shkak të rrymave të konvekcionit që transferojnë nxehtësinë nga brendësia e Tokës deri në sipërfaqe. Kjo është arsyeja pse pllakat tektonike lëvizin gradualisht rreth Tokës. Materiali i nxehtë shtohet në skajet në rritje të një pjate dhe më pas ftohet. Në skajet e konsumit, materiali bëhet i dendur duke u tkurrur nga nxehtësia dhe zhytet në Tokë në një llogore oqeanike. Kjo shkakton formimin e vullkaneve.
- Qarkullimi oqeanik – Uji i ngrohtë rreth ekuatorit qarkullon drejt poleve dhe uji më i ftohtë në pole lëviz drejt ekuatorit.
- Efekti i pirgut ose oxhakut - Kjo është lëvizja e ajrit brenda dhe jashtë ndërtesave, kanaleve të tymit ose objekteve të tjera për shkak të lëvizjes. Në këtë rast, lëvizshmëria i referohet densiteteve të ndryshme në ajër midis ajrit brenda dhe ajrit jashtë. Forca e lëvizshmërisë rritet për shkak të lartësisë më të madhe të strukturës dhe një ndryshimi më të madh midis nivelit të nxehtësisë së ajrit të brendshëm dhe të jashtëm.
- Konvekcioni i një ylli - Një yll ka një zonë konvekcioni ku energjia lëviz me konvekcion. Jashtë bërthamës është një zonë rrezatimi ku lëviz plazma. Një rrymë konvekcioni formohet kur plazma ngrihet dhe plazma e ftohur zbret.
- Konvekcioni gravitacional - Kjo tregon kur kripa e thatë shpërndahet poshtë në tokë të lagësht, sepse uji i ëmbël është i gjallë në ujë të kripur.
- Rrymat e konvekcionit janë të dukshme në diell . Granulat që shihen në fotosferën e diellit janë majat e qelizave të konvekcionit. Në rastin e diellit dhe yjeve të tjerë, lëngu është plazma dhe jo një lëng ose gaz.
Konvekcioni i detyruar
Këtu përdoret një pajisje e jashtme si ventilator, pompë ose pajisje thithëse për të lehtësuar konvekcionin.
Këtu janë disa shembuj të konvekcionit të detyruar:
- Radiator - Në radiator, elementi ngrohës vendoset në fund të makinës. Kështu, ajri i ngrohtë nga ky element ngrohës zëvendësohet nga ajri i ftohtë.
- Frigoriferi - Njësia e ngrirësit vendoset në krye. Arsyeja pas kësaj është se ajri i ngrohtë brenda frigoriferit do të ngrihet lart, por ajri më i ftohtë në rajonin e ngrirësit do të fundoset dhe do të mbajë pjesën e poshtme të frigoriferit të ngrohtë.
- Kondicioneri - Njësia e ftohjes në një kondicioner vendoset në krye. Kështu, ajri i ngrohtë ngrihet deri në njësinë ftohëse, ai zëvendësohet nga ajri i ftohtë dhe dhoma ftohet.
- Popper me ajër të nxehtë - Ka një ventilator, një element ngrohjeje dhe një ventilator. Kur pulpa ndizet, ventilatori fryn ajrin në elementin e ngrohjes nëpërmjet ventilimit. Ajri bëhet i ngrohtë dhe kështu ngrihet. Kokrrat e kokoshkave vendosen pak mbi elementin ngrohës. Ajri i nxehtë ngrihet dhe kokrrat e kokoshkave nxehen. Kështu marrim kokoshkat tona të shijshme.
- Furra me konvekcion - Në një furrë me konvekcion, përdoret parimi i konvekcionit të detyruar. Ajri në ndarje detyrohet të nxehet duke përdorur elemente ngrohëse. Për shkak të kësaj ngrohjeje, molekulat e ajrit zgjerohen dhe lëvizin. Ushqimi brenda është gatuar për shkak të këtij ajri të ngrohtë.
- Motori me ftohje me ajër - Motorët me ftohur me ajër ftohen nga rrymat e konvekcionit në tubacionet e tyre të ujit. Motori, duke punuar për një kohë të gjatë, nxehet. Nxehtësia që shpërndahet duhet të ftohet në mënyrë që të mbajë motorin në punë. Motori është i mbuluar nga një xhaketë uji që nxehet. Për shkak të kësaj ngrohjeje, uji i ngrohtë rrjedh nëpër tubat që rrethojnë motorin. Këto tuba kanë tifozë për shkak të të cilave uji i ngrohtë ftohet. Ky ujë i ngrohtë, sipas parimit të konvekcionit, fundoset, duke ftohur motorin.
