Где применяется в быту конвекция: что это такое, особенности и примеры в быту. Жми!

Виды теплопередачи в быту, их учет и использование

Основные виды теплопередачи в быту — это перераспределение температур путем нагрева, излучения или конвекции. Разные материалы имеют отличные друг от друга свойства. Хорошими проводниками являются все металлические изделия.

Классификация

Существуют основные виды теплопередачи в быту: теплопроводность (между твердыми телами), конвекция (имеет отношение к газовым средам), излучение (передача тепла бесконтактным способом). Теплопередача обозначает действие преобразования энергии внутри предмета без осуществления внешнего воздействия на него. Перенос тепла происходит благодаря внутренним процессам.

Виды теплопередачи в быту:

• Перенос энергии от разогретой подошвы утюга к тканям.
• Нагрев металлической вставки рукоятки ножа после опускания его кончика в кипящую воду.
• Ручка металлического половника становится огненной, после опускания его в горячий суп.
• Нагрев плафона освещения от лампы накаливания, размещенной внутри люстры.

Перечисленные процессы описывают только некоторые виды теплопередачи в быту. Нагрев воздуха от батареи является примером конвекции, когда энергия пассивно передается от твердого тела газообразному веществу. Этот процесс описывают взаимодействием молекул между собой.

Материалы

Рассматривать примеры теплопередачи в природе и быту проще всего на металлических предметах. Они обладают самыми высокими показателями теплопроводности. К таким относят медные стержни (штативы, проволоку, трубы, пружины), сталь и сплавы.

Доказательством теплопередачи является стеклянный термометр. Стальная ножка контактирует с ртутью, нагревается человеческим телом. Жидкое вещество начинает расширяться, что мы видим по встроенной шкале.

Пластмассы тоже хорошо передают тепло. Этот процесс мы наблюдаем в процессе зарядки смартфона, планшета или ноутбука. Задняя крышка всегда более тёплая. Там и происходит перераспределение внутренней энергии.

Изученные виды теплопередачи в природе, быту используются повсеместно. В обычном чайнике тепло от металлического корпуса передается жидкости. А она в свою очередь нагревает ручку из пластмассового материала. Передача энергии в последнем случае осуществляется за счет пара.

Закономерности вокруг нас

Теплопередача в природе, технике, быту зависит от множества условий. Соприкасаемые друг с другом материалы передают энергию по-разному. Это мы можем увидеть на примере обычного окна. Между стеклянными поверхностями задуман промежуток из воздушной прослойки. Последняя слабо передает тепло.

Стеклянные поверхности быстро принимают и отдают энергию. Пористые материалы обладают практически нулевой теплопроводностью. Поэтому их используют для утепления фасадов зданий при строительстве.

Доказательством различной теплопроводности является одежда, сделанная из различных по свойствам тканей. Шерсть и другие ворсистые материалы плохо проводят тепло. А плащевка (синтетика) пропускает энергию моментально. Поэтому в изделиях из таких тканей холодно зимой.

Закономерности дома

По утрам наливая кружку горячего чая, какие мы можем увидеть виды теплопередачи? Их учёт и использование в быту будет выглядеть так:

• Кружка горячего чая помещается в подстаканник из слабо проводящего тепло материала. Часто этот вариант используется проводниками в поездах.
• Металлические кастрюли оборудуются крышками с ручками из пробкового дерева либо пластмассы. Последние материалы практически не нагреваются.
• Ручки ножей, ложек, половников также оформляются пластиковыми вставками.
• У газовых и электрических плит поверхность духового шкафа покрывается фольгированным материалом, способным отражать тепло. А между корпусом и нагревающимися элементами предусмотрены воздушные зазоры.

Для рационального потока воздуха в комнате форточки на окнах располагаются наверху. Тепло всегда поднимается, а холодный воздух с улицы помогает равномерно распределяться энергии в помещении. Когда мы открываем окно, мерзнут в первую очередь именно ноги. Эта неравномерность выравнивается за счет конвекции.

Отличия

Существуют свои особенности различных видов теплопередачи. У конвекции преимущественно перенос тепла происходит за счет смешивания газов. Молекулы передают энергию за счет соприкосновения. В конце процесса температура в замкнутом объеме выравнивается. После закрытия окна в комнате температура воздуха одинакова везде, если нет других источников тепла или холода.

Теплопередача зависит от вида материала. Так, сталь и медь после соприкосновения будут отличаться по температуре. Это объясняется различными свойствами передачи энергии. Нагретый металлический предмет не нагревает пробковый материал. Ложка в стакане чая раскаляется так, что невозможно ее взять в руки. Однако она может быть изготовлена из алюминиевого сплава, а он обладает низкой теплопроводностью.

Излучение наблюдают во всех вышеперечисленных примерах. За счет этого явления происходит незначительная потеря энергии. В бытовых приборах это явление наблюдается особенно сильно: в нагревателях, утюгах, паяльниках. Заметить лучи можно, поднося руку на расстоянии к поверхности нагрева. Ощущаться должно небольшое тепло — это происходит за счет инфракрасного излучения.

Излучение

Используются все виды теплопередачи в природе, быту, технике. Излучение инфракрасного спектра можно встретить в медицинских приборах. Оно положительно влияет на поверхность тела. Таким образом прогревают мышцы, суставы, внутренние органы.

В природе главным источником тепла являются солнечные лучи. Именно излучением согревается планета Земля. Все растения питаются этой энергией. Моря и океаны, воздух приходят в движение. Ветра образуются под влиянием инфракрасного спектра.

Излучение учитывают при производстве всех бытовых приборов, работающих от электрического тока. Телефонные мобильные аппараты греются постоянно. Именно поэтому не рекомендуется располагать смартфоны в области сердца.

Доказательства закономерностей опытами

Для проведения простого эксперимента потребуется медный провод небольшой длины. Оголяют два конца, один из которых берут в руку. Второй помещают над огнем или в кипящую воду.

Постепенно оба конца становятся горячими. Но в области изоляции провод можно спокойно удерживать. Это есть доказательство теплопроводности. Для опыта с конвекцией достаточно открыть окно. Предметы внизу будут более холодными, чем у потолка. После закрытия форточки температура тел сравняется.

Излучение можно ощутить от любого нагретого предмета. На расстоянии ощущается передача тепла. При таянии льда на расстоянии ощущается и холод. Невидимые лучи можно почувствовать рукой, если засунуть её в пространство морозилки холодильника.

Теплопроводность ощущается при работе стиральной машины. Достаточно потрогать крышку люка при нагреве воды. Воск на свече нужен для снижения теплоотдачи, чтобы она горела дольше.

Опыты с различными материалами

Доказательство теплопроводности можно получить путем нагрева стальной и серебряной ложек. Два металла имеют различные свойства передачи энергии. На конец ручки каждой ложки нужно нанести воск. Далее нагревают оба предмета от одинакового источника тепла с другой стороны.

У стальной ложки воск растает гораздо раньше, что говорит о лучшей теплопроводности. Вместо воска можно взять кусочек замороженного сливочного масла или маргарина для опыта в домашних условиях.

Второй опыт доказывает зависимость теплопроводности от цвета материала. Потребуется темный и светлый чайники. Оба сосуда нагревают до кипения в них воды и засекают время остывания каждого.

По законам физики темный чайник остывает дольше. Это доказывает, что светлые материалы нагреваются меньше. Поэтому в жаркое время носят белые панамки. Ведь солнечные лучи притягиваются черной тканью.

В мороз же мы носим теплые шарфы, чтобы не произошло обледенение лица. Так, в шерстяной варежке рука абсолютно не мерзнет в морозилке. Это говорит о низкой теплопроводности материала.

Конвекция в природе и технике – примеры, сообщение для доклада по физике (7-8 класс)

4. 4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 262.

Обновлено 3 Августа, 2021

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 262.

Обновлено 3 Августа, 2021

Из курса физики 8 класса известно, что тепло может передаваться тремя способами: излучением, теплопередачей и конвекцией. В земной атмосфере наиболее важным способом является конвекция. Она фактически является основой погодных явлений. Поговорим о роли конвекции в природе и технике в объёме, достаточном для доклада или сообщения на школьном уроке.

Способы передачи тепла

Как известно, все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул. Молекулы находятся в постоянном хаотическом движении. Сильнее всего это движение в газах.

Движущиеся молекулы обладают кинетической энергией, и тепло — это сумма кинетических энергий всех молекул. Чем выше температура тела, тем интенсивнее движутся в нём молекулы.

Передать тепло от одного тела к другому значит заставить «медленные» молекулы в одном теле двигаться быстрее за счёт энергии «быстрых» молекул другого тела. Сделать это можно различными способами.

Рис. 1. Способы передачи тепла.

Механизм конвекции

Для земной атмосферы наиболее важен способ конвекции. При таком способе теплопередачи «нагретые» молекулы просто переносятся в другую точку атмосферы, в результате чего температура этой точки увеличивается. Фактически конвекция — это перемешивание.

Конвекция основана на двух физических законах:

• расширение при нагревании;
• закон Архимеда.

Плотность нагретых областей газа меньше, и появляющаяся сила Архимеда вытесняет их вверх. Начинается конвективное движение.

Рис. 2. Механизм конвекции

Конвекция в природе и технике

Таким образом, конвекция — это метод теплопередачи, при котором области жидкости или газа перемешиваются, причём энергия для перемешивания обеспечивается запасами энергии теплового движения самих молекул.

Роль конвекции в природе трудно переоценить. Именно благодаря конвекции происходит движение воздушных масс. Примером конвекции в природе является воздух, поднимающийся над нагретой поверхностью земли. Без конвекции не было бы ни ветра, ни самой погоды. Воздух обладает весьма малой теплопроводностью, поэтому без конвекции приземные слои атмосферы имели бы температуру в несколько сотен градусов, но уже через несколько десятков метров эта температура снижалась бы до отрицательных значений.

Не было бы облаков, поскольку водяные пары бы также оставались в приземном слое, образуя там насыщенный водяной пар, который бы оставался около поверхности морей и океанов.

В быту и технике конвекция используется практически везде, где происходит нагревание воздуха или воды. Например, отопительные радиаторы всегда располагают как можно ниже как раз потому, что нагретые слои воздуха будут подниматься вверх, обеспечивая перемешивание. Встроенные отопительные системы также имеют тип «тёплый пол», а не «тёплый потолок» — это определяется именно направлением конвективных потоков. В самих водяных системах отопления, если не используется насос, перемешивание нагретого теплоносителя обеспечивается исключительно конвективным движением.

Рис. 3. Гравитационная система отопления.

Что мы узнали?

Конвекция — это перенос тепла путём перемешивания, которое происходит за счёт расширения газа или жидкости при нагревании и вытеснения нагретых областей вверх. Всё движение воздушных масс, все погодные явления зависят от конвекции. Конвекция в природе и технике присутствует практически везде, где есть нагрев воздуха или воды.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 262.

---

А какая ваша оценка?

10 распространенных примеров конвекции (с иллюстрациями)

7. Воздушный шар

Воздушные шары используют тот же принцип конвекции.

Источник тепла в нижней части шара нагревает молекулы воздуха вокруг пламени, заставляя их двигаться вверх.

Горячий воздух, который движется вверх, попадает внутрь воздушного шара, в результате чего воздушный шар тоже поднимается вверх.

Холодный воздух выталкивается вниз, где он также нагревается и тоже поднимается, чтобы еще больше подтолкнуть шар вверх.

Благодаря этому процессу конвекции воздушный шар продолжает двигаться вверх.

Чтобы приземлиться на воздушном шаре, выбрасывается большая масса горячего воздуха.

При этом холодный воздух заменяет горячий воздух, и шар постепенно опускается, пока не достигнет уровня земли.

8. Холодильник

Другим распространенным примером конвекционного теплообмена является бытовой холодильник.

Процесс, посредством которого холодильник отводит тепло из холодильных камер, основан на концепции конвекции.

В холодильниках конвекция происходит за счет использования газов-хладагентов и компрессора.

Упомянутая выше конвекционная печь использует циркулирующий воздух для ускорения процесса приготовления пищи.

В холодильниках используются медные трубки, заполненные хладагентами для создания охлаждающего эффекта, необходимого для сохранения пищевых продуктов.

9. Автомобильные радиаторы

Моторный радиатор представляет собой механическое устройство, охлаждающее горячую жидкость, циркулирующую через блок двигателя внутреннего сгорания.

В автомобилях эта жидкость называется охлаждающей жидкостью.

Горячая охлаждающая жидкость попадает в радиатор через патрубки радиатора. Холодный воздух из окружающей среды также проходит через ребра радиатора во время движения.

Прохладный воздух, проходящий через ребра радиатора, способствует охлаждению горячей охлаждающей жидкости.

Температура охлаждающей жидкости постепенно падает, после чего она снова проходит через двигатель, чтобы набрать больше тепла, и возвращается к радиатору.

Тепло передается от горячего теплоносителя к холодному воздуху за счет конвекции, и процесс продолжается.

Важно отметить, что находящийся рядом нагретый воздух передается в окружающую среду посредством излучения.

Итак, мы можем выделить два режима теплопередачи вокруг радиатора, конвекцию и излучение.

Конвекция передает тепло от охлаждающей жидкости окружающему воздуху через ребра радиатора,

, а излучение передает нагретый окружающий воздух в окружающую среду.

Это подводит нас к другому важному вопросу.

Поскольку это механическое устройство включает два режима теплопередачи (конвекцию и излучение), почему они называются автомобильными радиаторами, а не автомобильными конвекторами?

Ну, это называется радиаторы вместо конвекторов, из-за ребер, окружающих механическое устройство.

Механические ребра представляют собой расширенные поверхности, которые улучшают передачу тепла излучением просто за счет увеличения площади поверхности устройства.

Потери тепла через автомобильные радиаторы являются принудительной конвекцией.

10. Размораживание замороженного мяса

С какой самой неприятной проблемой вы сталкивались во время приготовления пищи?

Для меня это значит забыть вынуть замороженное мясо или рыбу из морозилки за несколько часов до приготовления.

Процесс размораживания замороженных продуктов называется оттаиванием .

Оттаивание можно осуществить двумя способами:

• оставить на открытом воздухе – это может занять до 10-15 часов в зависимости от того, насколько заморожено мясо.
• Поставить под проточный кран – так быстрее и мясо разморозится за 11-20 минут.

В обоих вариантах для оттаивания используется принцип конвекции.

В случае работающего крана оттаивание происходит быстрее, поскольку непрерывный ливень воды приводит к более быстрой передаче тепла.

Если вода теплая или горячая, время размораживания сократится.

Другими словами, чем выше температура воды, тем больше тепла передается за счет конвекции и тем быстрее происходит оттаивание.

Примеры конвекции в повседневной жизни

Термодинамика

В этом посте вы узнаете о конвекции тепла и примерах конвекции.
Если вы хотите получить выгоду от этого поста, вам понравится этот пост.
Содержание:

• Определение конвекции
• Примеры
• Применение
• Подробнее…

Продолжайте читать…
W
Передача тепла путем фактического движения молекул из горячего места в холодное называется конвекцией. Морской бриз, бриз с суши и конвекционное течение — вот несколько примеров конвекции. Конвекция происходит только в жидкостях и газах.
Жидкости и газы являются плохими проводниками тепла. Однако передача тепла через жидкости (жидкости или газы) легко осуществляется другим методом, называемым конвекцией.
Почему надутый горячим воздухом воздушный шар, показанный на рисунке .поднимается вверх? жидкость или газ становятся легче (менее плотными) по мере расширения при нагревании. Горячая жидкость или газ поднимается вверх над нагретой поверхностью. Более холодная жидкость или газ из окружающей среды заполняет места, которые, в свою очередь, нагреваются. Таким образом, вся жидкость нагревается. Поэтому передача тепла через жидкости происходит за счет фактического движения нагретых молекул от горячих частей жидкости к холодным.

Конвекция тепла в жидкостях

В отличие от твердых частиц, частицы в жидкостях и газах перемещаются из одного места в другое. Возьмите стакан и положите в него небольшие кусочки бумаги.

Наполните стакан водой наполовину. Нагрейте химический стакан спиртовкой. Мы увидим, что кусочки бумаги поднимаются на поверхность воды, двигаются в стороны и опускаются на дно. Вода в стакане тоже нагревается. Молекулы воды поглощают тепловую энергию со дна стакана и поднимаются вверх. Другие окружающие молекулы воды опускаются на дно, чтобы поглотить тепловую энергию. Из приведенного выше эксперимента мы также можем определить конвекцию как: «Перенос тепла, при котором молекулы среды фактически движутся к источнику тепловой энергии для поглощения тепла, а затем удаляются от него, называется конвекцией».

Происходит ли конвекция в твердых телах?

Конвекция возникает в жидкостях и газах только потому, что их молекулы могут свободно двигаться. Молекулы твердого тела удерживаются близко друг к другу. Они не могут свободно двигаться. Молекулы твердого тела удерживаются близко друг к другу. Они не могут свободно двигаться, поэтому конвекция в твердых телах невозможна.

Чем отличается наземный бриз от морского бриза?

Сухопутный бриз:
Сухопутный и морской бризы являются результатом конвекции. В жаркий день температура суши повышается быстрее, чем моря. Это связано с тем, что удельная теплоемкость земли намного меньше по сравнению с водой. Воздух над землей нагревается и поднимается вверх. холодный воздух с моря начинает двигаться в сторону суши. Его называют морским бризом.

Морской бриз:
Ночью земля остывает быстрее, чем море. Поэтому воздух над морем теплее, поднимается вверх, а холодный воздух с суши начинает двигаться к морю, как показано на рисунке. Это называется морским бризом.

ПЛАНИРОВАНИЕ:

Что заставляет планер оставаться в воздухе?
Планер, похожий на небольшой самолет без двигателя. Пилоты-планеристы используют восходящее движение потоков горячего воздуха за счет конвекции тепла. Эти восходящие потоки горячего воздуха называются термиками . планера пролетают над этими термиками. Восходящее движение воздушных потоков в термиках помогает им долго оставаться в воздухе.
Как термики помогают птицам часами летать, не хлопая крыльями? 901:17 Птицы расправляют крылья и кружат в этих термиках. Восходящее движение воздуха помогает птицам подниматься вместе с ним. Орлы, ястребы и стервятники — опытные альпинисты . После свободного полета птицы могут часами летать, не хлопая крыльями. Они планируют от одного термика к другому и, таким образом, преодолевают большие расстояния, и им почти не нужно взмахивать крыльями.

Примеры конвекции

• Водяной насос в доме, где горячая вода разделяется для эффективного ее распределения, проходя через устройство (насос), чтобы она попадала в душ, и человек мог купаться с помощью необходимая сумма.
• В домашних духовках используется конвекционная технология, позволяющая человеку регулировать желаемый уровень температуры при приготовлении холодных блюд. Внутри будет циркулировать поток горячего воздуха.
• Конвекция происходит на дне океанов, где энергия воды встречается с холодной поверхностью, что приводит к возникновению океанских течений.
• Когда вулкан извергается, это происходит потому, что сила тяжести притягивает его горячие флюиды к поверхности, а остальные флюиды спускаются вниз.
• Конвекционные печи передают тепло, создавая полностью естественную циркуляцию воздуха, благодаря чему тепло равномерно распределяется по всему помещению.
• Тепловые аэростаты поддерживаются в воздухе благодаря горячему воздуху, выходящему из двигателя, но если они остывают, шары начинают схлопываться.
• Когда человек купается в очень горячей воде, стекло в душе запотевает.
• Фен оснащен двигателем, который служит вентилятором для нагнетания воздуха через горячий резистор. Следовательно, он передает тепло за счет принудительной конвекции.

Применение конвекции

• Бытовая система водоснабжения основана на конвекции. Работает как:

Вода в бойлере нагревается газовыми горелками. Горячая вода расширяется и становится менее плотной. Отсюда она поднимается и течет в верхнюю половину цилиндра.
Для замены горячей воды холодная вода из цистерны попадает в нижнюю половину цилиндра и далее в котел из-за разницы давлений.
Переливная труба крепится к цилиндру на тот случай, если температура воды станет слишком высокой и вызовет сильное расширение горячей воды.

Кран горячей воды, который идет от переливной трубы, должен быть ниже бачка, чтобы разница давлений между бачком и краном вызывала вытекание воды из крана.

• Электрические чайники

Нагревательный змеевик электрического чайника всегда располагается на дне чайника.
При включении питания вода возле нагревательного змеевика нагревается, расширяется и становится менее плотной.