Conţinut
- Transfer de căldură prin convecție
- Exemple de convecție
- Transferul de căldură prin advecție
- Exemple de advecție
- Alte tipuri de transfer de căldură
Dacă ați apucat vreodată de mânerul metalic al oalei încălzit peste un foc de tabără, ați experimentat dureros transferul de căldură. Există patru modalități prin care căldura este transferată de la un obiect la altul: conducere, radiație, convecție și advecție. Căldura curge aproape întotdeauna de la obiectul de temperatură mai ridicat la cel mai mic, schimbând energia internă a ambelor obiecte din proces. Diferența principală între transferul de căldură prin convecție și advecție este direcția schimbului.
Transfer de căldură prin convecție
Transferul de căldură prin convecție implică transferul de căldură prin mișcarea particulelor mediului. Acest mediu trebuie să fie un gaz sau un lichid, permițând astfel mișcarea. Convecția transferă întotdeauna căldura în plan vertical. Această mișcare este determinată de variații ale densității mediului și, prin urmare, de flotabilitate. Particulele încălzite se extind, determinând scăderea densității acestora; aceste particule devin mai pline decât particulele înconjurătoare, determinându-le creșterea. Pe măsură ce cresc, căldura lor este transferată în porțiuni mai reci ale mediului situat deasupra lor.
Exemple de convecție
Transferul de căldură prin convecție are loc atunci când un vas de apă este încălzit. Pe măsură ce moleculele de apă cele mai apropiate de sursa de căldură se încălzesc, acestea se extind. Această expansiune scade densitatea lor și încep să crească; aceasta este ceea ce face ca apa dintr-o oală să fiarbă. Atmosfera oferă, de asemenea, un exemplu de transfer de căldură prin convecție. Când un pachet de aer este încălzit de energie solară - transfer de căldură prin radiație - pachetul de aer se extinde, scăzând densitatea. Acest lucru își mărește flotabilitatea și face ca acesta să crească în atmosferă. Aceasta produce o atmosferă instabilă cu un flux vertical de aer.
Transferul de căldură prin advecție
Transferul de căldură prin advecție diferă de convecția prin faptul că mișcarea căldurii este limitată la planul orizontal. Acest tip de transfer de căldură nu este alimentat de variații de densitate, ci necesită mai degrabă o forță exterioară, cum ar fi vântul sau curenții, pentru a deplasa particulele mediului. Pe măsură ce particulele se deplasează orizontal în sisteme mai calde sau mai reci, căldura este transferată.
Exemple de advecție
Exemplul principal de transfer de căldură prin advecție este mișcarea fronturilor meteorologice. Aceste fronturi reprezintă mase de aer de aer rece sau cald, care sunt deplasate orizontal deasupra suprafeței de către vânturi; deoarece aceste mase de aer se întâlnesc cu un aer mai cald sau mai rece, schimbul de căldură între sisteme. Curenții oceanici sunt un alt exemplu de transfer de căldură prin advecție. Mai degrabă decât pe verticală, curenții se mișcă apa caldă sau rece în direcții orizontale. Deoarece aceste ape interacționează cu zonele mai calde sau mai reci ale apei, se schimbă căldură între ele.
Alte tipuri de transfer de căldură
Restul tipurilor de transfer de căldură sunt conducția și radiația. Conducția transferă căldura de la un obiect la altul fără nicio mișcare; tetina este transferata de la molecula la molecula. Acest tip de transfer de căldură are loc numai în solide; mânerul unui vas fierbinte este un exemplu de conducere. Transferul de căldură prin radiație implică transferul de căldură prin unde electromagnetice de energie. Un exemplu de radiații este lumina soarelui; atunci când aceste valuri lovesc alte particule, le determină să vibreze sau să se încălzească.