Vad är fri konvektion?

March 13

Fri konvektion, även känd som naturlig konvektion, är ett fenomen som uppstår när en fluid eller gas rör sig som ett resultat av densitetsförändringar, som uppträder inuti det, snarare än som svar på en extern källa för rörelse, såsom en fläkt eller turbin. Naturlig konvektion kan ses, föga förvånande, i naturen, där den spelar en roll i en rad olika naturliga processer, och det kan också ses i inställningarna mänskliga kontrollerade, allt från köket till kemilabbet. Detta skiljer sig från forcerad konvektion, i vilken rörelse tvingas av rörelsen hos en anordning, såsom en fläkt, vilket kan ses i en konvektionsugn.

Naturlig konvektion uppstår när vätska blir instabila. Ett område blir varmare än resten, förlorar densitet, och det börjar stiga, vilket skapar en liten ström. Som den stiger, överförs värme till den omgivande kallare vätska. Strömmar och virvlar upp. I ett enkelt exempel på naturlig konvektion, om man tappar varmvatten färgats med karamellfärg i en tydlig glasskål med ofärgade kallt vatten, kommer det att vara möjligt att spåra rörelsen av färgade vatten tills blandningen stabiliserar och rörelsen stannar.

Newtons lag av Cooling spelar en avgörande roll i fri konvektion. Enligt Newton, kan hastigheten för temperaturförändringen-wise inom en fluid ses som är proportionell mot skillnaden mellan fluiden och omgivningen. Detta påverkar fri konvektion, eftersom förändrade temperaturer bildas instabilitet, vilket leder till fri konvektion. Till exempel är vädersystem starkt påverkad av rörelsen av varm och kall luft som påverkas av solstrålning, kontakt med kallt vatten, och så vidare.

Cirkulationen av världshaven är en direkt följd av fri konvektion. Som vatten rör sig mot polerna, kyler den och blir tätare, sjunker mot botten. Samtidigt vatten rör sig mot ekvatorn värms upp och blir lättare, stiger till ytan. Detta skapar en rad komplexa strömmar hela havet som genererar kontinuerlig cirkulation, hålla vattnet i havet i ständig rörelse.

Konvektion teori förklarar också andra naturliga processer, såsom förflyttning av vätskor under jordskorpan. Förskjutningen av vätskor under våra fötter spelar en roll i ett antal naturliga processer, med dessa vätskor i rörelse hela tiden på grund av temperaturförändringar inuti jorden. Konvektionsströmmar kan också skär varandra, såsom ses i interaktionen mellan havet och vädersystem över och nära havet som påverkas av temperaturförändringar som orsakas av rörelsen av havsströmmar.

  • Cirkulation av haven är ett resultat av fri konvektion.
  • Gratis konvektion bygger på Newtons lag av Cooling.