alexxlab Конвекция в природе и технике – примеры, сообщение для доклада по физике (7-8 класс)
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 302.
Обновлено 3 Августа, 2021
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 302.
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.
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 конвекцииКонвекция 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.
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: 302.
А какая ваша оценка?
11 важных примеров, которые вы должны знать
Мы видим конвекцию, тип теплопередачи в нашей повседневной жизни.
Здесь мы рассмотрим примеры конвекции в нашей повседневной жизни.
- Кипящая вода
- Циркуляция крови
- Кондиционер
- Радиатор
- Холодильник
- Воздушный шар
- Ливень и гроза
- Таяние льда
- Конвекционные печи
- Фен
- Видеокарта
При кипячении воды возникает конвекция. Тепло от горелки заставляет холодную воду у основания нагреться и подняться наверх. Пока он поднимается, холодная вода перемещается к основанию, заменяя его, что приводит к круговому движению.
Кредиты на изображения: “Кипящая вода»(CC BY 2.0) от Эрвинс Страухманис
Кровообращение:Конвекция используется теплокровными животными для регулирования температуры своего тела, что может стать неожиданностью для некоторых людей. В человеческом теле циркуляция крови является примером принудительной конвекции, так как сердце человека работает как насос. Клетки тела, которые производят тепло во время своей работы, передают тепловую энергию воздуху или воде, движущейся по коже.
Изображение Кредиты: Брайан Бранденбург, Сердце и кровеносная система человека, CC BY-SA 3.0
Кондиционер:В жаркий летний день требуется постоянное использование кондиционеров. Охлаждение воздуха в кондиционерах осуществляется за счет использования принципа конвекционного охлаждения. Кондиционеры отвечают за выпуск холодного воздуха в атмосферу. Тяжелый холодный воздух, который тяжелее теплого воздуха, движется к основанию судна. Из-за того, что теплый воздух менее плотный, чем холодный, кондиционер поднимается и втягивается. Таким образом создается конвекционный поток, и комната охлаждается.
Кредиты изображений: Автор фотографии Карлос Линднер on Unsplash
Радиатор:Радиаторы работают так же, как и кондиционеры. Нагревательный элемент расположен внизу радиаторов. Поскольку холодный воздух плотный, он опускается и втягивается в радиатор, нагревается и выпускается. Холодный воздух заменяется горячим, который заполняет пустоты, оставленные холодным воздухом.
В результате создается конвекционное течение.
Кредиты на изображения: “Радиатор»(CC BY 2.0) от GollyGforce — Жизнь в худшем кошмаре
Холодильник:Принцип работы холодильников очень похож на кондиционер. В случае холодильников морозильная камера располагается сверху. Как указывалось ранее, поскольку теплый воздух менее плотный, он поднимается вверх и, таким образом, охлаждается в морозильной камере. Поскольку этот прохладный воздух более плотный, он опускается вниз и, таким образом, помогает поддерживать охлаждение нижней части холодильника.
Изображение Кредиты: https://openclipart.org/detail/217656/refrigerator
Воздушный шар:Принцип конвекции отвечает за способность воздушных шаров подниматься. Возможно, вы видели обогреватель у основания воздушного шара. Этот обогреватель нагревает воздух по мере его подъема. В воздушном шаре поднимается горячий воздух, в результате чего воздушный шар тоже поднимается. Когда воздушный шар собирается приземлиться, пилот выпускает часть горячего воздуха.
Воздушный шар опускается, поскольку горячий воздух заменяется холодным.
Изображение предоставлено: Автор фотографии Уолтер Ли Оливарес де ла Крус on Unsplash
Осадки и гроза:Можно увидеть роль конвекции при дождях и грозах. Мы знаем, что когда теплая вода поднимается на поверхность океана, образуется облако. Затем эти теплые капли воды насыщаются, в результате чего образуются облака. Небольшие облака, образованные в результате этого процесса, сталкиваются друг с другом, образуя более крупные облака. Эти большие облачные образования, также известные как кучево-дождевые облака, вызывают дожди и грозы.
Изображение Кредиты: К.Тапдыкова, Suyun təbiətdə dövranı , CC BY-SA 4.0
Таяние льда:Таяние льда — еще один распространенный пример конвекции, которую мы наблюдаем в повседневной жизни. Поверхность или граница льда поднимается, когда теплый воздух ударяет по ней или под ней течет вода, более теплая, чем лед. Всякий раз, когда температура поверхности или границы льда изменяется, лед тает.
Точно так же замороженный материал начинает таять при погружении в воду.
Кредиты изображений: Автор фотографии ЭРИК ЖУ on Unsplash
Конвекционные печи:Большинство духовок работают по принципу конвекции. Принудительная конвекция, тип конвекции, используется в духовках. Из-за нагрева молекулы в воздухе нагреваются и начинают двигаться быстрее. Благодаря циркуляции теплого воздуха внутри духовки пища внутри духовки готовится.
Кредиты изображений: Автор фотографии Стефан К. Асафти on Unsplash
Фен:В качестве источника тепла используется нагревательный змеевик, который нагревает окружающий воздух. Чтобы подать теплый воздух к влажным волосам, вентилятор создает воздушный поток. Наконец, это приводит к передаче тепла от нагревательной спирали к волосам.
Кредиты изображений: Автор фотографии Адам Вингер on Unsplash
Видеокарта:Чип графической карты — еще один распространенный пример тепловой конвекции.
Сплошной металлический корпус (называемый радиатором) с охлаждающими ребрами помещается наверху чипа. Тепло графического процессора, поглощаемое радиатором, должно отводиться как можно быстрее, чтобы избежать перегрева. Это достигается с помощью установленного вентилятора. над графическим процессором, который создает воздушный поток, проходящий через ребра охлаждения.
Тепло поглощается воздушным потоком, а затем уносится. Этот навесной вентилятор не всегда включен. Если чип не выделяет много тепла, например, если ему не нужно выполнять сложные вычисления для отображения графики, как в играх, вентилятор обычно выключен. Теплый воздух легче холодного, чего в этом сценарии достаточно для отвода тепла от радиатора. Это означает, что нагретый воздух поднимается сам по себе, унося с собой тепло. В результате для создания потока не требуется активный вентилятор, даже если это обычно делают вентиляторы ПК.
Кредиты изображений: Автор фотографии Кристиан Видигер on Unsplash
Критические часто задаваемые вопросы
Что такое конвекция?Поток жидкости обеспечивает передачу тепловой энергии.
Если жидкость ближе к источнику тепла получает тепловую энергию, ее плотность уменьшается и она повышается. Затем эта жидкость заменяется более плотной холодная жидкость. Этот непрерывный цикл приводит к передаче тепловой энергии, называемой конвекцией.
Что такое конвекционный ток?Движение, вызывающее движение.
Непрерывное молекулярное движение формирует круговое движение в жидкости, известное как конвекционный поток.
Какие бывают виды конвекции?В зависимости от использования внешнего источника конвекцию можно разделить на два типа.
Естественная конвекция: Передача тепла механизм, который не полагается на внешнем источник жидкости движение. Например, Морской бриз.
Принудительная конвекция: Механизм теплопередачи, зависящий от внешнего источника, такого как насосы или вентиляторы.
Например, водяные гейзеры.
Конвекция происходит в жидкости.
Конвекция, вид передачи тепловой энергии, происходит только в жидкости или газах, то есть в жидкостях. Один из лучших примеров конвекции — ливень.
Что происходит после добавления горячей воды в холодную?Для получения теплой воды необходимо смешать горячую и холодную воду.
Когда горячая вода добавляется к холодной, возникает конвекция. Из-за этого температура горячей воды понижается, в результате чего вода становится теплой.
Для получения дополнительных статей по передовой науке посетите наша страница.
Принципы нагрева и охлаждения
Изображение
Понимание того, как тепло передается снаружи в ваш дом и из вашего дома в ваше тело, важно для понимания проблемы поддержания прохлады в вашем доме. Понимание процессов, которые помогают охлаждать ваше тело, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.
Принципы теплопередачи
Изображение
Тепло передается от объектов, таких как вы и ваш дом, посредством трех процессов: проводимости, излучения и конвекции.
Теплопроводность — тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло передается в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергосберегающие окна помогут уменьшить эту теплопроводность.
Излучение
Новые окна имеют низкоэмиссионное покрытие, блокирующее инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также переносит тепло ваших стен и потолка прямо к вашему телу.Конвекция — еще один способ передать тепло от стен и потолка к вам. Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, отводя тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы его вдыхаете), он согревает вас.
Охлаждение тела
Ваше тело может охлаждаться тремя способами: конвекцией, излучением и потоотделением. Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охлаждать свое тело с помощью теплопроводности — например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами — но это обычно нецелесообразно для использования в вашем доме.
Конвекция происходит, когда тепло отводится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух будет поглощать ваше тепло и подниматься вверх.
Когда теплый воздух поднимается вокруг вас, более холодный воздух занимает его место и поглощает больше вашего тепла. Чем быстрее движется этот воздух, тем прохладнее вы себя чувствуете.
Излучение возникает, когда тепло излучается через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если объекты теплее вас, тепло будет двигаться к вам. Отвод тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и предметов обстановки. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы будете излучать на объекты, а не наоборот.
Пот может вызывать дискомфорт, и многие люди предпочли бы сохранять прохладу без него. Однако в жаркую погоду и при физических нагрузках потоотделение является мощным охлаждающим механизмом организма. Когда влага покидает поры вашей кожи, она уносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело. Если ветерок (вентиляция) проходит над вашей кожей, эта влага испаряется быстрее, и вам становится еще прохладнее.
13 примеров конвекции в повседневной жизни — StudiousGuy
Конвекция относится к процессу передачи тепла или энергии через жидкость (газ или жидкость) от высокой температуры к низкой температуре.
Конвекция — один из трех видов теплопередачи; два других — излучение и проводимость. Теплопроводность относится к передаче тепла между телами, находящимися в физическом контакте; тогда как при излучении энергия излучается в виде электромагнитных волн.
Движение молекул в жидкостях является причиной конвективного переноса тепла. Движение молекул увеличивается, когда температура молекул увеличивается; в результате молекулы стремятся удалиться друг от друга. Движение молекул отвечает за передачу тепла.
Если вы посмотрите вокруг, то заметите, что конвекция играет важную роль в повседневной жизни. В этой статье мы собираемся обсудить реальные примеры конвекции, которые весьма интересны.
1. Бриз Образование морского и сухопутного бриза являются классическими примерами конвекции. Согласно определению конвекции, молекулы с более высокой температурой вытесняют молекулы с более низкой температурой. Точно так же днем поверхность суши у моря теплее, чем вечером.
Конвекция заставляет воздух, находящийся ближе к поверхности земли, нагреваться и, следовательно, подниматься вверх. Этот теплый воздух у земли легко заменяется прохладным воздухом, что приводит к «морскому бризу». Когда наступает ночь, склонность земли к охлаждению больше. Однако воздух над морской водой теплый и поэтому поднимается вверх. Как только этот воздух поднимается вверх, его заменяет прохладный воздух с суши, который обычно называют «сухопутным бризом».
При кипячении воды начинает действовать конвекция. Происходит то, что холодная вода внизу нагревается от энергии горелки и поднимается вверх. По мере того, как горячая вода поднимается, холодная вода устремляется ей на смену, что приводит к круговому движению.
3. Кровообращение у теплокровных млекопитающих Возможно, вы удивитесь, узнав, что теплокровные животные используют конвекцию для регулирования температуры тела.
Человеческое сердце представляет собой насос, а кровообращение в организме человека является примером принудительной конвекции. Тепло, выделяемое клетками тела, передается воздуху или воде, обтекающей кожу.
В жаркий летний день кондиционеры используются постоянно. Процесс охлаждения воздуха в кондиционерах основан на принципе конвекции. Холодный воздух выпускается кондиционерами. Теперь этот холодный воздух плотнее теплого воздуха, и, следовательно, он тонет. Теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и всасывается кондиционером. В результате создается конвекционный ток и охлаждается помещение.
5. Радиатор Даже радиаторы работают по принципу конвекции. Как и в приведенном выше примере с кондиционерами, радиаторы также работают аналогичным образом. В радиаторах нагревательный элемент располагается внизу. Холодный воздух, будучи плотным, опускается и попадает в радиатор; он нагревается и освобождается.
Горячий воздух заменяет пространство, оставленное холодным воздухом. Поэтому создается конвекционный ток.
Принцип работы холодильников очень похож на принцип работы кондиционеров. Морозильная камера, в случае с холодильниками, располагается вверху. Как было сказано выше, теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и, следовательно, охлаждается морозильной камерой. Теперь этот холодный воздух, будучи более плотным, опускается вниз и, таким образом, охлаждает нижнюю часть холодильника.
7. Поппер с горячим воздухом Попкорн с горячим воздухом, который используется для приготовления попкорна, также использует принцип конвекции. Поппер с горячим воздухом имеет вентилятор, вентиляционное отверстие и нагревательный элемент. Когда поппер включен, вентилятор нагнетает воздух на нагревательный элемент через вентиляционное отверстие. Нагревательный элемент, в свою очередь, нагревает воздух; который потом поднимается.
Над нагревательным элементом размещаются зерна попкорна. Ядра нагреваются, когда горячий воздух поднимается; следовательно, что приводит к лопанию ядер.
Причина, по которой воздушные шары способны подниматься вверх, заключается в принципе конвекции. Возможно, вы видели нагреватель у основания воздушного шара. Этот нагреватель нагревает воздух, который движется вверх. Горячий воздух, который поднимается вверх, попадает внутрь воздушного шара и, следовательно, заставляет воздушный шар тоже подниматься вверх. Когда необходимо приземлиться на воздушном шаре, пилот выпускает часть горячего воздуха. Холодный воздух заменяет выпущенный горячий воздух; следовательно, воздушный шар опускается.
9. Горячий напиток Кто не любит чашку горячего кофе в зимний день? Знаете ли вы, что выделение тепла от дымящейся горячей чашки кофе также происходит по принципу конвекции? Вы могли часто наблюдать пар, выходящий из чашки горячего кофе.
Пар в виде теплого воздуха поднимается вверх из-за тепла жидкости. Этот пар передается воздуху.
Можно даже наблюдать роль конвекции при осадках и грозах. Посмотрим как? Облака образуются, когда вода в океане нагревается и поднимается вверх. Эти капли теплой воды, в свою очередь, насыщаются, что приводит к образованию облаков. Маленькие облака, которые образуются в результате этого процесса, сталкиваются друг с другом, образуя более крупные облака. Эти большие облака, которые обычно называют кучево-дождевыми, вызывают дожди и грозы.
11. Двигатели с воздушным охлаждением Двигатели транспортных средств охлаждаются водяными рубашками. Длительная работа двигателей приводит к нагреву воды в водяной рубашке/водяных трубах, окружающих двигатель. Чтобы двигатель работал, вода должна быть охлаждена. Когда вода нагревается, она начинает течь по трубам вокруг двигателя. Когда теплая вода течет по этим трубам, она охлаждается вентиляторами.
Эти вентиляторы также присутствуют в трубах. Как только вода остывает, она возвращается в двигатель; следовательно, подчиняясь самому принципу конвекции и охлаждения двигателя.
Таяние льда — еще один пример конвекции. Температура поверхности или границы льда повышается по мере обдува поверхности теплым воздухом; или вода, имеющая более высокую температуру по сравнению со льдом, течет под ним. При изменении температуры поверхности или границы льда лед тает. Подобным образом замороженный материал оттаивает, если его держать в воде.
13. Конвекционная печьКто не любит пирожные и печенье? Но знаете ли вы, что в большинстве духовок используется принцип конвекции? В конвекционных печах используется принудительная конвекция. При нагревании молекулы, присутствующие в воздухе, также нагреваются и начинают двигаться. Пища внутри духовки готовится благодаря этому теплому воздуху.
Источники изображений- free-online-private-pilot-ground-school.
