Sisältö
- Konvektion lämmönsiirto
- Esimerkkejä konvektiosta
- Advektion lämmönsiirto
- Esimerkkejä advektiosta
- Muut lämmönsiirtotyypit
Jos olet koskaan tarttunut nuotion lämmitettävän potin metallikahvaan, olet kokenut tuskallisesti lämmönsiirron. Lämpöä siirretään yhdestä esineestä toiseen on neljä tapaa: johtavuus, säteily, konvektio ja advektio. Lämpö virtaa melkein aina korkeamman lämpötilan esineestä alempaan, muuttaen prosessin molempien esineiden sisäistä energiaa. Ensisijainen ero konvektio- ja advektionlämmönsiirtojen välillä on vaihtosuunta.
Konvektion lämmönsiirto
Konvektion lämmönsiirtoon sisältyy lämmön siirto väliaineen hiukkasten liikkeen kautta. Tämän väliaineen on oltava kaasua tai nestettä, mahdollistaen siten liikkumisen. Konvektio siirtää lämpöä aina pystytasossa. Tätä liikettä ohjaavat väliaineen tiheyden vaihtelut ja sen vuoksi kelluvuus. Lämmitetyt hiukkaset laajenevat, aiheuttaen niiden pienentymisen; nämä hiukkaset muuttuvat kelluviksi kuin ympäröivät hiukkaset, aiheuttaen niiden nousun. Kun ne nousevat, niiden lämpö siirtyy väliaineen viileämpiin osiin, jotka sijaitsevat niiden yläpuolella.
Esimerkkejä konvektiosta
Konvektion lämmönsiirto tapahtuu, kun vesipannu lämmitetään. Kun vesiläkkeet lähinnä lämmönlähdettä lämpenevät, ne laajenevat. Tämä laajeneminen alentaa niiden tiheyttä ja ne alkavat nousta; tämä aiheuttaa sen, että potissa oleva vesi kiehuu. Ilmapiiri tarjoaa myös esimerkin konvektiolämmönsiirrosta. Kun ilmapaketti lämpenee aurinkoenergialla - säteilylämmönsiirrolla -, ilmapaketti laajenee vähentäen sen tiheyttä. Tämä lisää sen kelluvuutta ja aiheuttaa sen nousun ilmakehässä. Tämä tuottaa epävakaan ilmapiirin, jossa ilmavirta on pystysuora.
Advektion lämmönsiirto
Advektion lämmönsiirto eroaa konvektiosta siinä, että lämmön liike rajoittuu vaakatasoon. Tämän tyyppiseen lämmönsiirtoon ei johdu tiheyden vaihteluita, vaan se vaatii ulkoisen voiman, kuten tuulen tai virran, väliaineen hiukkasten syrjäyttämiseksi. Kun hiukkaset liikkuvat vaakasuoraan järjestelmiin, jotka ovat kuumempia tai kylmempiä, lämpö siirtyy.
Esimerkkejä advektiosta
Ensisijainen esimerkki advektion lämmönsiirrosta on meteorologisten rintamien liike. Nämä rintamakuvat edustavat kylmän tai lämpimän ilman massaa, jota tuulet liikuttavat vaakatasossa pinnan yli; Koska nämä ilmamassat kohtaavat lämpimämpää tai viileämpää ilmaa, lämmönvaihto tapahtuu järjestelmien välillä. Valtameren virtaukset ovat toinen esimerkki advektion lämmönsiirrosta. Sen sijaan, että pystysuoraan, virrat liikuttavat lämmintä tai kylmää vettä vaakasuunnassa. Kun nämä vedet ovat vuorovaikutuksessa lämpimämpien tai viileämpien vesialueiden kanssa, niiden välillä tapahtuu lämmönvaihtoa.
Muut lämmönsiirtotyypit
Loput lämmönsiirtotyypit ovat johtavuus ja säteily. Johtavuus siirtää lämpöä yhdestä esineestä toiseen ilman liikettä; nänni siirretään molekyylistä molekyyliin. Tämän tyyppinen lämmönsiirto esiintyy vain kiinteissä aineissa; kuumaastian kahva on esimerkki johtavuudesta. Säteilylämmönsiirtoon sisältyy lämmön siirto energian sähkömagneettisilla aalloilla. Esimerkki säteilystä on auringonvalo; Kun nämä aallot lyövät muita hiukkasia, ne aiheuttavat värähtelyn tai lämpimän.