対流の現象と対流の例
付属の電球に手を近づけるとまたはホットプレート上に手のひらを置くと、暖かい気流の動きを感じることができます。同じ効果は、開いた炎の上に置かれた1枚の紙の揺れで観察することができる。両方の効果は対流によって説明される。
それは何ですか？
対流現象は、熱い大衆と接触しているときに冷たい物質。このような状況下では、加熱された物質はその密度を失い、周囲の寒冷空間に比べてより軽くなる。最も正確には、この現象の特徴は、水が加熱されたときの熱フラックスの動きに対応する。
反対方向の分子の動き暖房の影響を受けて - これはまさに対流が基づいている。放射、熱伝導は同様のプロセスですが、主に固体の熱エネルギーの移動に関係しています。
対流の明るい例 - 暖かく移動する暖房の流れが天井に移動し、冷たい空気が床の真面に降りると、部屋の中央の空気がラジエータで吹き抜けます。そのため、暖房が室内の上部でスイッチオンされると、空気は部屋の下部よりも著しく暖かくなる。
アルキメデスの法則と体の熱膨張
自然なことを理解する対流の場合、アルキメデスの法則の作用と熱放射の影響下での物体の膨張の現象の例によるプロセスを考えることで十分である。したがって、法則によれば、温度の上昇は必然的に液体の体積の増加につながる。タンク内の下から加熱された液体は高くなり、密度の高い水分は低くなります。上方からの加熱の場合、より濃密な液体がそれらの場所に残り、その場合には現象は起こらない。
コンセプトの出現
「対流」という用語は、1834年にイギリスの科学者、ウィリアム・プルト（William Prut）によって最初に提案された。加熱された液体中の熱質量の変位を表すために用いられた。
現象の最初の理論的研究対流は1916年に開始しました。実験中には、ときに、特定の臨界温度値ボトム加熱流体中の拡散からの対流への遷移が発生することが判明しました。その後、この値はロエルの数」の定義を受けました。」それはそう、その研究に関わる研究者に敬意を表して名付けられました。実験結果は、アルキメデス力の影響を受けて熱流の動きを説明することができました。
対流の種類
固体が加熱されると対流は不可能である。 彼らの固体粒子の振動との強い相互の引き合いのために、すべての責任があります。固体構造体を加熱する結果として、対流および放射は生じない。熱伝導率は、このような物体のこれらの現象を置き換え、熱エネルギーの伝達を促進する。
別のビューはいわゆる毛細管対流。パイプを通る液体の流れの間、温度降下を伴うプロセスが存在する。自然条件では、そのような対流の重要性は、自然と強制と一緒に重要ではありません。しかし、宇宙技術では、材料の毛管対流、放射、熱伝導率が非常に重要な要素になります。無重力状態での最も弱い対流運動でさえ、特定の技術的問題の実現を困難にする。
地殻の層内での対流
対流のプロセスは、地殻の厚さにガス状の物質が自然に形成される。複数の同心円の層からなる球体として地球を考えてみましょう。中心部には、鉄、ニッケル、および他の金属を含む高密度の液体塊である巨大なホットコアがある。
地球のコアの周囲の層はリソスフェアおよび半液体マントル。地球の上層は直接地球の地殻である。リソスフェアは、自由運動し、液体マントルの表面に沿って移動する個々のプレートから形成される。異なる組成と密度で異なるマントルと岩石の様々な部分の不均一な加熱の間に、対流が形成される。このような流れの影響を受けて、海底の自然な変形と大陸の動きがあります。
熱伝導による対流の相違
熱伝導率は理解されるべきである原子や分子化合物の動きを通して物理的な体が熱を伝達する能力。金属は熱の優れた導電体であり、それらの分子は互いに密接に接触しているからである。逆に、ガス状および揮発性の物質は、熱伝導体としての役目を果たさない。
対流はどのように起こるのですか？ このプロセスの物理学は、物質の分子の塊の自由な動きによる熱の移動に基づいている。次に、熱伝導率は、物理的構成体の構成粒子間のエネルギー移動のみからなる。しかしながら、両方のプロセスは、物質の粒子が存在しなければ不可能である。
この現象の例
冷蔵庫の裏側にありますグレーティングは、ガス圧縮中にユニットの圧縮機で生成された暖かい空気の除去に寄与する要素の役割を果たす。格子冷却も対流メカニズムに基づいている。この理由から、冷蔵庫の後ろのスペースを乱雑にすることは推奨されません。結局のところ、この場合にのみ冷却が困難なしに行われることができる。
対流の他の例は、風の動きのような自然現象のために。乾燥した大陸を温暖化させ、より厳しい条件で地形を冷却すると、空気の流れは互いに移動し始め、動き、湿気とエネルギーの移動につながります。
対流は鳥を浮遊させる可能性をグライダー。地球の表面での不均一な加熱を伴う低密度で暖かい空気塊は、上昇する電流の形成をもたらし、急上昇のプロセスに寄与する。エネルギーとエネルギーの消費なしに最大距離を克服するために、鳥は同様の流れを見つける能力が必要です。
対流の良い例は、煙突と火山噴火口があります。煙を上に移動することは、環境に比べて温度が高く密度が低いことに基づいています。冷却すると、煙は徐々に大気の下層に落ち着きます。このため、有害物質が大気中に放出される工業用配管は可能な限り高くなっています。
自然と技術における対流の最も一般的な例
自然、生命、技術の中で見ることができる最も簡単で分かりやすい例の中で、
- 家庭用ラジエータの運転中の気流の動き。
- 雲の形成と移動;
- 風、モンスーン、微風のプロセス。
- 地形プレートの変位;
- 自由なガス発生をもたらすプロセス。
料理
ますます対流の現象が近代的な家電製品、特にオーブン。対流を伴うガスキャビネットは、異なる温度で別々のレベルで異なる料理を同時に調理することを可能にする。同時に、味と香りの混合は完全に排除されます。
伝統的なオーブンでの空気加熱熱の不均一な分布につながるシングルバーナーに基づきます。対流オーブン内の専用ファン皿による熱気流の意図動きに良好介して焼き、よりジューシーです。このようなデバイスは、それによって、調理に必要な時間を削減する、熱くなります。
当然、料理をする主婦のために1年に数回しかオーブンではなく、対流の機能を備えた家電製品を第一の必要性の技術と呼ぶことはできません。しかし、料理の実験をせずに暮らすことができない人にとっては、そのようなデバイスは台所では置き換えられないようになります。
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