§ 1  Конвекция

Если явление теплопроводности было связано с движением частиц вещества, то в случае конвекции речь пойдет о движении групп частиц.

Для начала рассмотрим примеры явления конвекции в нашей повседневной жизни.

В процессе нагрева воды внутренняя энергия передается от источника тепла к емкости, вкоторой происходит нагрев воды.

Источник контактирует непосредственно с нижней частью емкости (например, дно кастрюли), соответственно, нагревается нижний слой воды. Мы знаем, что при нагревании вещество имеет свойство расширяться, то есть увеличивать свой объем, при этом плотность нагретого вещества по сравнению с плотностью вещества не нагретого, понижается. В результате нагретый слой воды поднимается выше, уступая место менее нагретому слою. Этот процесс будет длиться до тех пор, пока активен источник тепла (в данном случае пока горит конфорка газовой плиты) либо до тех пор, пока вся жидкость не выкипит.

Благодаря явлению конвекции тепло от радиатора батареи распространяется по всему помещению.

Как и в случае с жидкостью слой воздуха, располагающийся ближе к радиатору, нагревается и, расширяясь, поднимается выше, а более тяжелый холодный воздух опускается ниже. Он, в свою очередь, нагреваясь от радиатора, поднимается, уступая место следующему, более холодному слою воздуха. Таким образом, нагреваются все слои воздуха. Слой воздуха, нагретый в первую очередь, постепенно остывает и, становясь наименее нагретым, вновь оказывается ближе всего к радиатору. Затем цикл повторяется снова и снова, и таким образом помещение прогревается.

Конвекция является довольно распространенным явлением в природе. Она играет важную роль в образовании потоков воздуха в атмосфере – ветров.

Итак, дадим определение:

Конвекция – это явление переноса внутренней энергии потоками (струями) частиц жидкостей или газов.

Различают два типа конвекции.

Сделаем вывод:

Конвекция является более интенсивным способом теплопередачи, чем теплопроводность, так как передача внутренней энергии осуществляется группами частиц. В твердых телах невозможно протекание конвекции, так как частицы в них связаны жестко, и перенос вещества не осуществляется.