Vsebina
- Konvekcijski prenos toplote
- Primeri konvekcije
- Advekcijski prenos toplote
- Primeri svetovanja
- Druge vrste prenosa toplote
Če ste kdaj prijeli kovinski ročaj lonca, ki se ogreva nad tabornim ognjem, ste boleče doživeli prenos toplote. Obstajajo štirje načini prenosa toplote iz enega predmeta na drugega: prevodnost, sevanje, konvekcija in advekcija. Toplota skoraj vedno teče od objekta z višjo temperaturo do nižje, pri čemer spreminja notranjo energijo obeh predmetov v procesu. Glavna razlika med konvekcijskim in advekcijskim prenosom toplote je smer izmenjave.
Konvekcijski prenos toplote
Konvekcijski prenos toplote vključuje prenos toplote s premikanjem delcev medija. Ta medij mora biti plin ali tekočina, s čimer omogoča gibanje. Konvekcija vedno prenaša toploto v navpični ravnini. To gibanje poganjajo razlike v gostoti medija in s tem plovnosti. Ogrevani delci se razširijo, kar povzroči zmanjšanje gostote; ti delci postanejo bolj živahni od okoliških delcev, zaradi česar se dvignejo. Ko se dvignejo, se njihova toplota prenaša na hladnejše dele medija, ki se nahaja nad njimi.
Primeri konvekcije
Konvekcijski prenos toplote poteka pri segrevanju lonca z vodo. Ko se molekule vode, najbližje viru toplote, segrejejo, se širijo. Ta širitev zmanjša njihovo gostoto in začnejo naraščati; to je tisto, zaradi česar voda v loncu vre. Ozračje ponuja tudi primer konvekcijskega prenosa toplote. Ko se paket zraka segreje s sončno energijo - prenos toplote s sevanjem - se zračni paket širi, s čimer se zmanjša njegova gostota. To poveča plovnost in povzroči naraščanje v ozračju. Tako nastane nestabilno ozračje z navpičnim pretokom zraka.
Advekcijski prenos toplote
Advekcijski prenos toplote se od konvekcijskega razlikuje po tem, da je gibanje toplote omejeno na vodoravno ravnino. Tovrstni prenos toplote ne poganja nihanje gostote, temveč potrebuje zunanjo silo, na primer veter ali tokove, da izpodrine delce medija. Ko se delci vodoravno premikajo v bolj vroče ali hladnejše sisteme, se prenaša toplota.
Primeri svetovanja
Primarni primer advekcijskega prenosa toplote je premikanje meteoroloških front. Te fronte predstavljajo zračne mase hladnega ali toplega zraka, ki se vodoravno premikajo po površini; Ko se te zračne mase srečujejo s toplejšim ali hladnejšim zrakom, se toplota izmenjuje med sistemi. Oceanski tokovi so še en primer advekcijskega toplote. Namesto navpično tokovi premikajo toplo ali hladno vodo v vodoravnih smereh. Medtem ko te vode medsebojno vplivajo na toplejše ali hladnejše vode, se med njimi izmenjuje toplota.
Druge vrste prenosa toplote
Preostale vrste prenosa toplote so prevodnost in sevanje. Kondukcija prenaša toploto z enega predmeta na drugega brez gibanja; zob se prenaša iz molekule v molekulo. Ta vrsta prenosa toplote se pojavlja le v trdnih snoveh; ročaj vroče posode je primer prevodnosti. Sevalni prenos toplote vključuje prenos toplote z elektromagnetnimi valovi energije. Primer sevanja je sončna svetloba; ko ti valovi udarijo po drugih delcih, povzročijo, da vibrirajo ali segrejejo.