Конвекция
Конвекция — это перенос теплоты потоками жидкости или газа. Потоки возникают потому, что нагретые участки обычно расширяются, становятся менее плотными и поднимаются, а холодные, более плотные участки опускаются.
Рассмотрим нагрев воды в сосуде. Слой воды у дна получает энергию, его температура повышается, вода расширяется и её плотность уменьшается. Под действием силы тяжести этот слой поднимается. Более холодная и плотная вода опускается на его место. Так образуются замкнутые потоки — конвекционные течения, которые постепенно прогревают весь объём.
Формула (1) показывает количество теплоты, которое переносится массой вещества \(m\) при изменении температуры на \(\Delta T\); \(c\) — удельная теплоёмкость. Она описывает нагрев или охлаждение вещества, но не задаёт скорость конвекционного потока.
В комнате батарея нагревает прилегающий воздух. Тёплый воздух поднимается к потолку, а более холодный опускается к полу. Возникает круговорот воздуха, поэтому комната прогревается не только рядом с батареей.
При теплопроводности вещество в целом не перемещается: энергия передаётся от частицы к частице. При конвекции перемещаются сами объёмы жидкости или газа. Тепловое излучение может переносить энергию даже через вакуум, а конвекция — нет.
Почему нагретый воздух обычно поднимается?
Главное
- Конвекция — перенос теплоты потоками жидкости или газа.
- Причина конвекционных потоков — различия плотности, возникающие, например, при нагревании.
- Конвекция отличается от теплопроводности движением вещества и от излучения необходимостью среды.