Übertragung von Wärme durch Konvektion: Natürliche gegen Zwangs

Dank der Physik wissen wir, dass Konvektion entweder natürlich sein kann, wo die Wärme auf eigene steigt, oder gezwungen, in dem Sie die Bewegung der Wärme zu steuern.

Sie können die Maxime gehört haben, # 147-Hitze steigt, # 148-, die alle über Konvektion. Jedoch eine genauere Aussage ist, dass # 147-heiße Flüssigkeit steigt # 148- In Substanzen, bei denen Konvektion freien Platz zu nehmen -. Das heißt, in Gasen und Flüssigkeiten - heißere Material endet natürlich oben und kühlere Material endet auf der Unterseite nach oben auf Grund der höheren Auftrieb des heißeren Material.

Wenn Ihr Haus hat zwei Etagen, Sie am Ende oft mit der unteren Etage kühler als der obersten Etage. Die wärmere Luft steigt durch Auftrieb (da es weniger dicht als kalte Luft), die die Konvektion antreibt. Physiker bezeichnen diese Art von Konvektion natürliche Konvektion weil sie nicht von außen angetrieben wird.

Um zu verstehen, wie die natürliche Konvektion funktioniert, auf der mikroskopischen Bild aussehen. Jede Substanz wird aus Molekülen, winzige Partikel, die sich um mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten Reißverschluss. Wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit wird heiß, bewegen sich seine Moleküle schneller. Wenn Sie ein Heizelement haben, dass berührt die Unterseite des Stoffes - wie zum Beispiel ein Holzofen am Boden eines Raumes oder ein Ofen-Element, das einen Kessel mit Wasser Heizung - die Moleküle in der Nähe des Heizelementes werden heiß. Hotter Moleküle haben mehr kinetische Energie und können so zip um schneller und treffen andere Moleküle härter.

Weil sie sich schneller bewegen und schlagen härter, heißer Moleküle machen die Substanz in ihrer unmittelbaren Umgebung weniger dicht. Das heißt, sie haben mehr Energie, mit der aus dem Weg zu anderen Molekülen zu schieben. Die Moleküle, die auch mehr Energie getroffen wurden, um andere Moleküle aus dem Weg zu schieben, so dass die Substanz in der unmittelbaren Nähe des Heizelementes wird weniger dicht.

Eine Volumeneinheit des Materials, das weniger dicht ist, wiegt weniger als ein Einheitsvolumen des umgebenden Materials, und wenn das Material ein Gas oder eine Flüssigkeit ist, die weniger dichte Material steigt. Weil die dichtere Material mehr Masse pro Volumen hat, sinkt es unter dem Einfluss der Schwerkraft.

Manchmal natürliche Konvektion ist das Gegenteil von dem, was Sie wollen. Mit erzwungene Konvektion, Sie steuern die Bewegung des warmen oder kalten Flüssigkeit, die oft einen Ventilator oder eine Pumpe.

Nehmen wir zum Beispiel ein Zimmer auf einem kalten Winter. Da die Wärme steigt, treibt die wärmere Luft in den Raum bis zur Decke, während die kühlere Luft in den Raum in der Nähe der Unterseite des Raumes gelegt hat, wo Sie sind. So in der Zeit, all die heiße Luft im Raum sammelt in der Nähe von der Decke, und alle die kalte Luft sammelt sich in Bodennähe. Obwohl Sie ursprünglich recht gemütlich waren, können Sie jetzt ziemlich kalt bekommen - alle als Folge der natürlichen Konvektion.

Was kannst du tun? Sie können in Ihrem Raum Deckenventilator in umgekehrter einschalten! Deckenventilatoren zwingen, die Luft zirkulieren zu lassen, so dass die heiße Luft in der Nähe der Spitze des Raumes bewegt sich nach unten. Die wärmere Luft an der Spitze des Raumes endet jetzt am unteren Rand des Raumes wieder auf, wo Sie sind. So stellen Sie sicher, dass Sie eine niedrige Geschwindigkeit wählen, so dass Sie nicht über eine Brise erstellen.

Sie finden Konvektion alle um dich herum gezwungen. Die Fans in einem Desktop-Computer, zum Beispiel, weil erzwungene Konvektion (und der Mangel an Platz für einen Fan in einigen Laptop-Computern hat viel Überhitzungsprobleme verursacht). Kühlschränke verwenden Fans Hitze wegblasen, wieder auf erzwungene Konvektion zu verlassen.