Конвекція в фізиці

Конвекція – це перенесення внутрішньої енергії в рідинах або газах в результаті циркуляції потоків і перемішування речовини.

Повітря поблизу батареї нагрівається і розширюється. Діюча на це повітря сила тяжіння залишається колишньою, а виштовхуюча сила з боку навколишнього повітря збільшується, так що нагріте повітря починає спливати до стелі. На його місце приходить холодне воздух11, з яким повторюється те ж саме.

У результаті встановлюється циркуляція повітря, яка і служить прикладом конвекції – поширення тепла в кімнаті здійснюється повітряними потоками.

Абсолютно аналогічний процес можна спостерігати і в рідині. Коли ви ставите на плиту чайник або каструлю з водою, нагрівання води відбувається в першу чергу завдяки конвекції (вклад теплопровідності води тут дуже незначний). У твердих тілах конвекція відсутня: сили взаємодії частинок великі, частинки коливаються поблизу фіксованих просторових точок (вузлів кристалічної решітки), і ніякі потоки речовини в таких умовах утворитися не можуть.

Для циркуляції конвекційних потоків при опаленні кімнати необхідно, щоб нагрітому повітрю було куди спливати. Якщо радіатор встановити під стелею, то ніяка циркуляція не виникне – тепле повітря так під стелею і залишиться. Саме тому нагрівальні прилади поміщають внизу кімнати. З тієї ж причини чайник ставлять на вогонь, в результаті чого нагріті шари води, піднімаючись, поступаються місцем більш холодним.

Навпаки, кондиціонер потрібно розташовувати якомога вище: тоді охолоджене повітря почне опускатися, і на його місце буде приходити більш теплий. Циркуляція піде у зворотному напрямку в порівнянні з рухом потоків при обігріві кімнати.

Посилання на основну публікацію