Konwekcja

Konwekcja to jeden z trzech sposobów wymiany ciepła (obok przewodnictwa cieplnego i promieniowania). Polega na wymianie ciepła poprzez ruch strumieni cieczy lub gazów (np. prądy morskie, ciepłe powietrze unoszące się do góry).

W tym artykule znajdziesz najważniejsze informacji o zjawisku konwekcji: definicję konwekcji oraz jej przykłady i zastosowania.

1. Definicja

Zjawisko konwekcji polega na wymianie ciepła przez ruch strumieni cieczy lub gazów. Podczas konwekcji nagrzane warstwy cieczy lub gazów zmniejszają swoją gęstość i zgodnie z prawem Archimedesa są wypierane do góry. Zimne, jeszcze nie rozgrzane warstwy opadają, zajmując miejsce tych rozgrzanych.

Przykładowo, gotująca się w garnku woda nagrzewa się od kuchenki na dole garnka po czym te nagrzane warstwy zmniejszają swoją gęstość (bo ich nagrzane cząsteczki szybciej się poruszają) i zostają wypierane do góry co widzimy w postaci bąbelków na powierzchni.

Jaka jest różnica pomiędzy przewodnictwem cieplnym a konwekcją?
W przewodnictwie dochodzi do wymiany ciepła w wyniku przemieszczania się pojedynczych cząsteczek na niewielkie odległości i kolizji z innymi cząsteczkami. W konwekcji przemieszczają się duże ilości cząsteczek na większe odległości w postaci strumieni.

Konwekcja nie może występować w ciałach stałych ponieważ cząsteczki i atomy w ciałach stałych nie przemieszczają się na większe odległości tylko drgają.

2. Przykłady i zastosowania

Przykłady zjawiska konwekcji:

  • Ciepłe powietrze „samo” unosi się z komina
  • Ogrzewanie podłogowe rozgrzewa powietrze, które unosi się do góry
  • Gotująca się w garnku woda unosi się na powierzchnię
  • Nagrzane powietrze znad lądu unosi się do góry w stronę morza a bryza nawiewa zimniejsze powietrza w stronę lądu tuż nad powierzchnia
  • Radiator odprowadza ciepło z procesorów w komputerach

Konwekcja zależy od właściwości substancji oraz warunków w jakich zachodzi. Zjawisko konwekcji jest wydajnym sposobem wymiany ciepła i odgrywa dużą rolę w kształtowaniu klimatu i pogody odpowiadając za:

  • Cyrkulację atmosfery i powstawanie wiatrów
  • Formowanie się chmur
  • Prądy oceaniczne

Zadanie:
W jaki sposób nagrzewa się powietrze w pogodny letni dzień?

Odpowiedź: Słońce nagrzewa powierzchnię Ziemi przez promieniowanie, następnie Ziemia nagrzewa niższe warstwy powietrza, które przez konwekcję unoszą się do góry.


PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:

Facebooktwittermail

Dodaj do Google Classroom

Następny temat:
Ciepło właściwe

Pozostałe tematy z działu: TERMODYNAMIKA  

Temperatura | Skale temperatur | Energia wewnętrzna | Przepływ energii (ciepło) | Jednostka ciepła: dżul | Pierwsza zasada termodynamiki | Przewodnictwo cieplne | Zjawisko konwekcji Ciepło właściwe | Zmiany stanów skupienia | Topnienie i krzepnięcie | Parowanie i skraplanie