Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Конвекция

Конвекция и массообмен

Конвекция — явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно).

1. Общие сведения

Представьте себе кастрюлю с водой на плите. Сначала вода ведет себя неподвижно, и теплота от нижних слоев к верхним передается посредством теплопроводности. По мере нагревания, однако, характер теплопередачи меняется, поскольку запускается процесс, который принято называть конвекцией.

Нагреваясь вблизи дна, вода расширяется. Соответственно, удельный вес придонной разогретой воды оказывается легче, чем вес равного объема воды в поверхностных слоях. Это приводит всю водную систему внутри кастрюли в нестабильное состояние, которое компенсируется за счет того, что горячая вода начинает всплывать к поверхности, а на ее место опускается более прохладная вода.

Однако процесс этот одним актом не ограничивается, поскольку, обменявшись местами, горячая и прохладная вода очень скоро обмениваются и ролями, в силу того, что опустившая ко дну вода быстро разогревается и расширяется, а всплывшая горячая — быстро остывает и уплотняется. В результате ситуация нестабильности повторяется и слои воды снова меняются местами.

Конвекция, по сути, представляет собой теплообмен посредством переноса вещества. Накопив теплоту в одном месте, вещество-носитель переносит его в более холодное и там отдает окружающей среде. В этом коренное отличие конвекции от теплопроводности, когда вещество-проводник тепла само остается на месте.

Конвекция в комнате происходит из-за разности плотностей горячего и холодного воздуха

Демонстрации по физике - передачи тепловой энергии путем конвекции