Ko'pincha konveksiya deb ataladigan konvektiv issiqlik uzatish suyuqliklar harakati orqali issiqlikni bir joydan ikkinchi joyga o'tkazishdir. Konveksiya odatda suyuqlik va gazlarda issiqlik uzatishning asosiy shakli hisoblanadi.
Konvektsiya suyuqlik yoki gazning issiqroq joylari suyuqlik yoki gazdagi sovuqroq joylarga ko'tarilganda sodir bo'ladi. Keyinchalik yuqori ko'tarilgan issiqroq joylarning o'rnini sovuq suyuqlik yoki gaz egallaydi. Bu doimiy aylanish sxemasiga olib keladi.
Konvektsiya issiqlik uzatish jarayonidir. Oqim hosil bo'lganda, materiya bir joydan ikkinchi joyga ko'chiriladi. Demak, bu ham ommaviy uzatish jarayoni.
Konvektsiya - bu o'tkazuvchanlik bilan bog'liq bo'lgan atomlar orasidagi issiqlikning mikroskopik o'tkazilishidan farqli o'laroq, materiyaning issiq mintaqadan sovuq hududga katta hajmli, makroskopik harakati orqali issiqlik oqimi.
Havoning mahalliy hududini isitishni ko'rib chiqaylik. Bu havo qizib ketganda, molekulalar tarqalib, bu hudud atrofdagi, isitilmaydigan havoga qaraganda kamroq zichroq bo'lishiga olib keladi. Atrofdagi sovuq havoga qaraganda zichroq bo'lgan issiq havo keyinchalik suzuvchi kuchlar tufayli ko'tariladi - issiq havoning sovuqroq hududga bu harakati issiqlikni konveksiya orqali uzatadi.
Tovada qaynayotgan suv issiqlikni konveksiya orqali uzatishga yaxshi misoldir. Pechka birinchi marta yoqilganda issiqlik birinchi navbatda elementlar o'rtasida qozonning pastki qismidan suvga o'tkaziladi. Biroq, oxir-oqibat, suv ko'piklana boshlaydi, bu pufakchalar aslida issiq suvning er yuzasiga ko'tariladigan mahalliy hududlari bo'lib, shu bilan issiqlikni pastdagi issiq suvdan yuqoridagi sovuq suvga konveksiya orqali o'tkazadi. Shu bilan birga, yuqoridagi sovuqroq, zichroq suv pastga cho'kib ketadi va u erda keyinchalik isitiladi.
Konveksiyaning yana bir yaxshi misoli atmosferadir. Yer yuzasi quyosh tomonidan isitiladi, issiq havo ko'tariladi va sovuq havo harakatlanadi.
Tabiiy konvektsiya tabiiy konvektsiya yoki erkin konvektsiya deb ataladi. Agar suyuqlik fan yoki nasos yordamida aylansa, bu majburiy konvektsiya deb ataladi. Konveksiya oqimlari bilan hosil bo'lgan hujayra konveksiya xujayrasi yoki Benard xujayrasi deb ataladi.
Konvektsiya oqimlarining yana bir muhim misoli - katta suv havzalari yonida quruqlikdagi shabadalarning paydo bo'lishi. Suv quruqlikka qaraganda kattaroq issiqlik sig'imiga ega va keyinchalik issiqlikni yaxshiroq ushlab turadi. Shuning uchun haroratni yuqoriga yoki pastga qarab o'zgartirish uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Shunday qilib, kun davomida suv ustidagi havo quruqlikka qaraganda sovuqroq bo'ladi. Bu suv ustidagi yuqori bosimli hududga nisbatan er ustida past bosimli maydon hosil qiladi va keyinchalik suvdan quruqlikka esadigan shabadalarni topadi. Boshqa tomondan, tunda suv quruqlikka qaraganda sekinroq soviydi va suv ustidagi havo quruqlikka qaraganda bir oz issiqroq. Bu quruqlikdagi yuqori bosimli hududga nisbatan suv ustida past bosimli maydon hosil qiladi va shabadalar quruqlikdan suvga tushadi.
Issiqlik konvektsiyasining turlari
Issiqlik konvektsiyasi uch xil - tabiiy, majburiy va aralash.
- Majburiy konvektsiya - Bir holatda, issiqlik suyuqlik harakati bilan passiv ravishda tashilishi mumkin, bu isitish jarayonisiz ham sodir bo'ladigan issiqlik uzatish jarayoni bo'shashmasdan majburiy konvektsiya deb ataladi.
- Tabiiy konvektsiya - Boshqa holatda, isitishning o'zi suyuqlikning kengayish va suzuvchi kuchlar orqali harakatlanishiga olib kelishi mumkin, shu bilan birga bu harakat orqali issiqlikni tashishga olib keladi - bu tabiiy konvektsiya yoki erkin konvektsiya deb nomlanuvchi jarayon.
- Aralash (qo'shma) konvektsiya - bu majburiy va erkin konvektsiyaning kombinatsiyasi bo'lib, oqim bir vaqtning o'zida tashqi majburlash tizimi (ya'ni, suyuqlik bilan tartibga solingan tana tizimini tashqi energiya bilan ta'minlash) va ichki hajmli () tomonidan aniqlanganda konvektsiyaning umumiy holatidir. massa) kuchlar, ya'ni tortishish maydonida suyuqlik muhitining zichligi bir xil bo'lmagan taqsimlanishi bilan.
Tabiiy konvektsiyaning ba'zi kundalik misollari
- Qaynayotgan suv - idishdagi qaynoq suv ham konveksiya printsipi bo'yicha ishlaydi. Suv qiziy boshlaganda, suv molekulalari kengayadi va idish ichida harakatlanadi. Shunday qilib, issiqlik qozonning boshqa qismlariga o'tkaziladi va iliq suv ko'tarilayotganda sovuq suv cho'kishni boshlaydi.
- Konveksiya oqimlarining oddiy misoli - bu uyning shiftiga yoki chodiriga ko'tarilgan issiq havo . Issiq havo sovuq havodan kamroq zichroq, shuning uchun u ko'tariladi.
- Shamol konvektsiya oqimiga misoldir. Quyosh nuri yoki aks ettirilgan yorug'lik issiqlikni chiqaradi, bu esa havoning harakatlanishiga olib keladigan harorat farqini o'rnatadi. Soyali yoki nam joylar salqinroq yoki issiqlikni yutishga qodir, bu esa effektni oshiradi. Konveksiya oqimlari Yer atmosferasining global aylanishini boshqaradigan narsalarning bir qismidir.
- Bir chashka issiq ichimlikni bug'lash - Siz bir chashka issiq choy yoki qahvadan bug' chiqayotganini ko'rgan bo'lishingiz mumkin. Suyuqlikning issiqligi tufayli issiq havo yuqoriga ko'tariladi. Bu issiq havo bug'dir.
- Muz erishi - Issiqlik havodan muzga o'tadi. Bu qattiq moddadan suyuqlikka erishga olib keladi.
- Issiq havo shari - Balon ichidagi isitgich havoni isitadi va shuning uchun havo yuqoriga qarab harakat qiladi. Bu balonning ko'tarilishiga olib keladi, chunki issiq havo ichkarida ushlanib qoladi. Uchuvchi pastga tushmoqchi bo'lganida, u issiq havoning bir qismini chiqaradi va uning o'rnini sovuq havo egallaydi, bu esa havo sharining pastga tushishiga olib keladi.
- Muzlatilgan materialni eritish - Muzlatilgan oziq-ovqat sovuq suv ostida, uni suvga qo'ygandan ko'ra tezroq eriydi. Oqim suvning harakati issiqlikni ovqatga tezroq o'tkazadi.
- Momaqaldiroq - Okeanlardagi iliq suv havoga ko'tarilib, bulutlarni hosil qiluvchi to'yingan suv tomchilariga aylanadi. Bu jarayon davom etsa, kichikroq bulutlar bir-biri bilan to'qnashadi va kattaroq bulutlar hosil bo'ladi. Yakuniy o'sish bosqichiga yetganda, cumulonimbus bulutlari yoki momaqaldiroq hosil bo'ladi.
Meteorologiya va geologiyada konveksiya
- Mantiya konvektsiyasi - Yerning toshli mantiyasi issiqlikni Yerning ichki qismidan yer yuzasiga o'tkazadigan konveksiya oqimlari tufayli sekin harakat qiladi. Bu tektonik plitalarning Yer atrofida asta-sekin harakatlanishining sababidir. Plastinkaning o'sib borayotgan chetlariga issiq material qo'shiladi va keyin u soviydi. Iste'mol chekkalarida material issiqlikdan qisqarishi natijasida zichlashadi va okean chuqurida Yerga cho'kib ketadi. Bu vulqonlarning paydo bo'lishiga olib keladi.
- Okean aylanishi - ekvator atrofidagi iliq suv qutblar tomon aylanadi va qutblardagi sovuq suv ekvator tomon harakat qiladi.
- Stack yoki baca effekti - Bu havoning ko'taruvchanligi tufayli binolar, bacalar yoki boshqa narsalar ichida va tashqarisida harakatlanishi. Bunday holda, suzish qobiliyati ichki havo va tashqaridagi havo o'rtasidagi havodagi turli xil zichlikni anglatadi. Tuzilmaning balandligi va ichki va tashqi havoning issiqlik darajasi o'rtasidagi katta farq tufayli suzuvchi kuch ortadi.
- Yulduzning konvektsiyasi - Yulduzning konvektsiya zonasi mavjud bo'lib, u erda energiya konvektsiya orqali harakatlanadi. Yadrodan tashqarida plazma harakatlanadigan radiatsiya zonasi mavjud. Plazma ko'tarilganda va sovutilgan plazma tushganda konveksiya oqimi hosil bo'ladi.
- Gravitatsion konvektsiya - Bu quruq tuzning nam tuproqqa pastga tarqalishini ko'rsatadi, chunki chuchuk suv sho'r suvda suzadi.
- Quyoshda konveksiya oqimlari aniq ko'rinadi. Quyosh fotosferasida ko'rinadigan granulalar konvektsiya hujayralarining tepalaridir. Quyosh va boshqa yulduzlar holatida suyuqlik suyuqlik yoki gaz emas, balki plazmadir.
Majburiy konvektsiya
Bu erda konvektsiyani osonlashtirish uchun fan, nasos yoki assimilyatsiya moslamasi kabi tashqi qurilma ishlatiladi.
Majburiy konvektsiyaga misollar:
- Radiator - Radiatorda isitish elementi mashinaning pastki qismiga joylashtiriladi. Shunday qilib, bu isitish elementidan issiq havo sovuq havo bilan almashtiriladi.
- Sovutgich - Muzlatgich qurilmasi tepada joylashgan. Buning sababi shundaki, muzlatgich ichidagi iliq havo ko'tariladi, lekin muzlatgich hududidagi sovuqroq havo cho'kadi va muzlatgichning pastki qismini issiq ushlab turadi.
- Konditsioner - Konditsionerdagi sovutish moslamasi tepada joylashgan. Shunday qilib, iliq havo sovutish moslamasiga ko'tariladi, u sovuq havo bilan almashtiriladi va xona sovutiladi.
- Issiq havo popper - Bu fan, isitish elementi va shamollatgichga ega. Popper yoqilganda, fan ventilyatsiya orqali isitish elementiga havo chiqaradi. Havo issiq bo'ladi va shuning uchun ko'tariladi. Popkorn yadrolari faqat isitish elementi ustida joylashgan. Issiq havo ko'tariladi va popkorn yadrolari isitiladi. Biz mazali popkornimizni shunday olamiz.
- Konvektsiya pechkasi - konvektsiya pechida majburiy konvektsiya printsipi qo'llaniladi. Bo'limdagi havo isitish elementlari yordamida isitishga majbur bo'ladi. Bu isitish tufayli havo molekulalari kengayadi va harakatlanadi. Ichidagi ovqat ana shu iliq havo tufayli pishiriladi.
- Havo sovutgichli dvigatel - Havo sovutgichli dvigatellar suv quvurlaridagi konveksiya oqimlari bilan sovutiladi. Dvigatel uzoq vaqt ishlaganda qiziydi. Dvigatelning ishlashini ta'minlash uchun tarqaladigan issiqlik sovutilishi kerak. Dvigatel isitiladigan suv ko'ylagi bilan qoplangan. Bu isitish tufayli dvigatelni o'rab turgan quvurlar orqali iliq suv oqadi. Ushbu quvurlarda fanatlar mavjud, ular tufayli iliq suv sovutiladi. Bu iliq suv, konveksiya printsipiga ko'ra, pastga tushadi va shu bilan dvigatelni sovutadi.
