Vsebina
- Konvekcijski prenos toplote
- Primeri konvekcije
- Advekcijski prenos toplote
- Primeri advekcije
- Druge vrste prenosov toplote
Če ste kdaj v roke vzeli kovinski ročaj posode, ki se je segrevala nad ognjem, ste prenos toplote doživeli boleče. Obstajajo štirje načini prenosa toplote z enega predmeta na drugega: prevodnost, sevanje, konvekcija in advekcija. Toplota skoraj vedno teče od predmeta z najvišjo temperaturo do tistega z najnižjo temperaturo in med postopkom spreminja njihovo notranjo energijo. Glavna razlika med konvekcijo in advekcijo je smer menjave.
Konvekcijski prenos toplote
Konvekcijski prenos toplote vključuje prenos toplote skozi gibanje delcev v mediju. Ta medij mora biti plin ali tekočina, ki omogoča gibanje. Konvekcija vedno prenaša toploto v navpični ravnini in to gibanje sprožijo spremembe gostote medija in s tem vzgona. Segreti delci se razširijo in zmanjšajo gostoto; ti delci nato postanejo bolj dinamični kot okoliški delci, zaradi česar se dvignejo. Ko se dvignejo, se toplota prenese v najhladnejše dele, ki se nahajajo nad njimi.
Primeri konvekcije
Konvekcijski prenos toplote se zgodi, ko se lonec z vodo segreje. Molekule vode v bližini vira toplote se širijo. Ta ekspanzija zmanjša njegovo gostoto in začnejo naraščati; to je tisto, zaradi česar voda v loncu zavre. Vzdušje je tudi primer prenosa toplote s konvekcijo. Ko se zračni paket segreva s sončno energijo - s prenosom toplote sevanja - se zračni paket širi in zmanjšuje njegovo gostoto. To poveča njegovo plovnost in povzroči dvig v ozračje; to ustvarja nestabilno ozračje z navpičnim zračnim tokom.
Advekcijski prenos toplote
Prenos toplote z advekcijo se razlikuje od prenosa s konvekcijo, ker je gibanje toplote omejeno na vodoravno ravnino. Te vrste prenosa ne spodbujajo razlike v gostoti, vendar pa za premik delcev v mediju potrebuje zunanjo silo, na primer veter ali prepih. Ko se delci premikajo vodoravno v vročih ali hladnejših sistemih, se toplota prenaša.
Primeri advekcije
Glavni primer prenosa toplote z advekcijo je gibanje meteoroloških front. Te fronte predstavljajo množice hladnega ali vročega zraka, ki jih vetrovi vodoravno premikajo po površini; ko te zračne mase naletijo na najtoplejši ali najhladnejši zrak, se med sistemi izmenjuje toplota. Oceanski tokovi so še en primer advekcijskega prenosa toplote. Namesto navpično tokovi premikajo toplo ali hladno vodo v vodoravne smeri; ker te vode sodelujejo z bolj vročimi ali hladnejšimi deli vode, se toplota med njima izmenjuje.
Druge vrste prenosov toplote
Preostali vrsti prenosa toplote sta: prevodnost in sevanje. Prenosi s prevajanjem toplote z enega predmeta na drugega se izvajajo brez premikanja; toplota se prenaša iz ene molekule v drugo. Ta vrsta prenosa toplote se pojavlja samo v trdnih snoveh; primer je ročaj vroče ponve. Prenos toplote s sevanjem vključuje prenos toplote z elektromagnetnimi valovi energije. Primer sevanja je sončna svetloba; ko valovi udarijo druge delce, začnejo vibrirati ali segrevati.