Si acercas tu mano a la bombilla incluidao coloque una palma sobre un plato caliente, puede sentir el movimiento de los flujos de aire caliente. El mismo efecto se puede observar con una oscilación de una hoja de papel colocada sobre una llama abierta. Ambos efectos se explican por convección.
El fenómeno de convección se basa en la expansión demateria fría cuando está en contacto con masas calientes. En tales circunstancias, la sustancia calentada pierde su densidad y se vuelve más ligera en comparación con el espacio frío circundante. Más precisamente, esta característica del fenómeno corresponde al movimiento de los flujos de calor cuando el agua se calienta.
El movimiento de las moléculas en direcciones opuestasbajo la influencia del calentamiento, esto es exactamente en lo que se basa la convección. Radiación, conducción y realizar un proceso similar, pero se refieren principalmente a la transferencia de calor en los sólidos.
Ejemplos brillantes de convección: movimiento cálidoaire en el medio de la habitación con radiadores, cuando los flujos de calefacción se mueven hacia el techo, y el aire frío desciende a la superficie misma del piso. Es por eso que cuando la calefacción se enciende en la parte superior de la habitación, el aire es notablemente más cálido que la parte inferior de la habitación.
Para entender lo naturalconvección, es suficiente considerar el proceso con el ejemplo de la acción de la ley de Arquímedes y el fenómeno de la expansión de los cuerpos bajo la influencia de la radiación térmica. Entonces, de acuerdo con la ley, un aumento en la temperatura necesariamente conduce a un aumento en el volumen de líquido. El líquido calentado desde abajo en los tanques se eleva más y la humedad de mayor densidad, respectivamente, se mueve hacia abajo. En el caso de calentamiento desde arriba, líquidos más y menos densos permanecerán en sus lugares, en cuyo caso no ocurrirá ningún fenómeno.
El término "convección" fue propuesto por primera vez por el científico inglés William Prut en 1834. Se usó para describir el desplazamiento de masas térmicas en líquidos calentados y en movimiento.
Los primeros estudios teóricos del fenómenola convección comenzó solo en 1916. En el curso de los experimentos, se estableció que la transición de la difusión a la convección en líquidos calentados desde abajo ocurre cuando se alcanzan ciertos valores críticos de temperatura. Más tarde, este valor se definió como el "número de Roel". Fue llamado así por el investigador que lo estaba estudiando. Los resultados de los experimentos permitieron explicar el movimiento de los flujos de calor bajo la influencia de las fuerzas de Arquímedes.
La convección es imposible cuando los sólidos se calientan. Todo es culpa de una fuerte atracción mutua con la vibración de sus partículas sólidas. Como resultado del calentamiento de los cuerpos de una estructura sólida, no se producen la convección y la radiación. La conductividad térmica reemplaza estos fenómenos en dichos cuerpos y promueve la transferencia de energía térmica.
Una vista separada es la llamadaconvección capilar Hay un proceso con caídas de temperatura durante el flujo de líquido a través de las tuberías. En condiciones naturales, la importancia de dicha convección, junto con la natural y forzada, es inmaterial. Sin embargo, en la tecnología espacial, la convección capilar, la radiación y la conductividad térmica de los materiales se convierten en factores muy importantes. Incluso los movimientos convectivos más débiles en condiciones de ingravidez provocan dificultades en la realización de ciertos problemas técnicos.
Los procesos de convección están inextricablemente vinculados conformación natural de sustancias gaseosas en el espesor de la corteza terrestre. Considere el globo como una esfera que consiste en varias capas concéntricas. En el centro hay un núcleo caliente masivo, que es una masa líquida de alta densidad con hierro, níquel y otros metales.
Las capas circundantes para el núcleo de la tierra sonlitosfera y manto semilíquido. La capa superior del globo es directamente la corteza terrestre. La litosfera está formada por placas individuales que están en movimiento libre, moviéndose a lo largo de la superficie del manto líquido. Durante el calentamiento desigual de varias partes del manto y las rocas, que difieren en su diferente composición y densidad, se forman corrientes convectivas. Es bajo la influencia de tales flujos que hay una transformación natural del fondo del océano y el movimiento de los continentes que llevan.
La conductividad térmica debe ser entendidaLa capacidad de los cuerpos físicos para transferir calor a través del movimiento de compuestos atómicos y moleculares. Los metales son excelentes conductores de calor, ya que sus moléculas están en contacto inextricable entre sí. Por el contrario, las sustancias gaseosas y volátiles actúan como pobres conductores de calor.
¿Cómo ocurre la convección? La física del proceso se basa en la transferencia de calor debido al movimiento libre de la masa de moléculas de sustancias. A su vez, la conductividad térmica consiste únicamente en la transferencia de energía entre las partículas constituyentes del cuerpo físico. Sin embargo, ambos procesos son imposibles sin la presencia de partículas de materia.
Situado en la parte posterior del refrigeradorLa rejilla desempeña el papel de un elemento que contribuye a la eliminación del aire caliente generado en el compresor de la unidad durante la compresión del gas. El enfriamiento de enrejado también se basa en mecanismos convectivos. Es por esta razón que no se recomienda llenar el espacio detrás del refrigerador. Después de todo, solo en este caso el enfriamiento puede tener lugar sin dificultades.
Se pueden ver otros ejemplos de convección observandoPara un fenómeno tan natural como el movimiento del viento. Al calentarse en los continentes áridos y al enfriar el terreno con condiciones más severas, los flujos de aire comienzan a desplazarse entre sí, lo que provoca su movimiento, así como el movimiento de humedad y energía.
La convección afectó la posibilidad de aves que revolotean yplaneadores. masas de aire menos denso y más caliente con calentamiento desigual en la superficie de la toma de tierra a la formación de los flujos ascendentes que facilita el proceso de cocción al vapor. Para superar las distancias máximas sin el gasto de energía y energía, las aves necesitan la capacidad de encontrar flujos similares.
Buenos ejemplos de convección son la formación de humo enchimeneas y cráteres volcánicos. Mover el humo se basa en su temperatura más alta y menor densidad en comparación con el medio ambiente. Cuando se enfría, el humo se instala gradualmente en las capas inferiores de la atmósfera. Es por esta razón que las tuberías industriales, a través de las cuales se liberan sustancias nocivas a la atmósfera, se fabrican lo más alto posible.
Entre los ejemplos más simples y comprensibles que se pueden observar en la naturaleza, la vida y la tecnología, se debe tener en cuenta:
Cada vez más, el fenómeno de la convección se realiza enelectrodomésticos modernos, en particular en hornos. Un gabinete de gas con convección permite cocinar diferentes platos simultáneamente en niveles separados a diferentes temperaturas. Al mismo tiempo, la mezcla de sabores y olores está completamente excluida.
Calefacción de aire en un horno tradicionalBasado en el funcionamiento de un solo quemador, lo que conduce a una distribución de calor desigual. Debido al movimiento resuelto de los flujos de aire caliente con la ayuda de un ventilador especializado, los platos en el horno de convección son más jugosos, mejor asados. Dichos dispositivos se calientan rápidamente, lo que le permite reducir el tiempo requerido para cocinar.
Naturalmente, para las amas de casa que cocinan enSólo en el horno unas pocas veces al año, un electrodoméstico con la función de convección no puede llamarse una técnica de primera necesidad. Sin embargo, para aquellos que no pueden vivir sin experimentos culinarios, tal dispositivo se volverá simplemente irremplazable en la cocina.
Esperamos que el material presentado sea útil para usted. ¡Todo lo mejor!
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