Конвекция в природе и технике

Если бы я захотел читать не зная букв, это было бы бессмыслицей. Точно так же, если бы я захотел судить о явлениях природы, не имея представления о началах вещей, это было бы такой же бессмыслицей…

М.В. Ломоносов

Конвекция (от лат. convectio - доставка) – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. 

При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет.
Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

Особенности конвекции:

• возникает в  жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
• само вещество  переносится;
• нагревать вещества нужно снизу.

Для возникновения естественной конвекции требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Конвекция в природе и технике

• работа обычной батареи отопления; 
• тяга в печи;
• отопление дома;
• образование облаков;
• образование ветра, бриза и муссонов;
• движение тектонических плит;
• процессы горообразования;
• процесс  дымообразования из труб и кратеров вулканов;

процесс  охлаждения продуктов в холодильнике;

ОБЪЯСНИ  ЗАДАЧУ

Пришёл купец к другому купцу в гости. Тот гостю обрадовался, и самовар растапливать стал. Наложил щепок в самоварную трубу, поджёг их сверху. Вода в самоваре закипела – пар из самовара повалил. Сели за стол чай пить. В чашки чайные наливают из самовара воду, а она холодная. Почему купцам не удалось чаю попить?

Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет?

Ветры бризы, возникающие на берегах морей. В каком направлении дуют они в летние дни днем и ночью и почему? 
Где надо расположить лед: снизу или сверху, чтобы охладить продукты?

«Конвекция

в природе и технике»

  Если бы я захотел читать не зная букв, это было бы бессмыслицей. Точно так же, если бы я захотел судить о явлениях природы, не имея представления о началах вещей, это было бы такой же бессмыслицей…

М.В. Ломоносов

Что такое конвекция?

Конвекция (от лат. convectio - доставка) – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Объяснение конвекции

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. 

При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет. Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

Механизм конвекции:

Виды конвекции

естественная

вынужденная

Особенности конвекции

• возникает в  жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
• само вещество  переносится;
• нагревать вещества нужно снизу.

в жидкостях

в газах

Естественная конвекция

Для возникновения естественной конвекции требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Вынужденная конвекция

При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Конвекция в природе и технике

работа обычной батареи отопления; 

тяга в печи;

отопление дома;

образование облаков;

образование ветра, бриза и муссонов;

движение тектонических плит;

процессы горообразования;

  процесс  дымообразования из труб и кратеров вулканов;

процесс  охлаждения продуктов в холодильнике;

КОНВЕКЦИЯ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

ОБЪЯСНИ ЗАДАЧУ

: Пришёл купец к другому купцу в гости. Тот гостю обрадовался, и самовар растапливать стал. Наложил щепок в самоварную трубу, поджёг их сверху. Вода в самоваре закипела – пар из самовара повалил. Сели за стол чай пить. В чашки чайные наливают из самовара воду, а она холодная. Почему купцам не удалось чаю попить?

Почему алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка с чаем нет?

Ветры бризы, возникающие на берегах морей.  В каком направлении дуют они в летние дни днем и ночью и почему?  Где надо расположить лед: снизу или сверху, чтобы охладить продукты?

Литература.

1.Алейникова Л.А. Теплообмен в природе и технике. Физика. Издательский дом «Первое сентября» №22, 2006 г.

2. Атаманченко А.К. Физика за малые деньги. Издательство «Школа – Пресс», «Физика в школе», 1998, №2.

3.Галин Н. М., Кириллов П. Л. Тепломассообмен. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

4.Григорьев Б. А., Цветков Ф. Ф. Тепломассообмен: Учеб. пособие — 2-е изд. — М: МЭИ, 2005.

5.Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2005.

6. Крюков С.Н. Физика: третий вопрос в экзаменационных билетах: итоговая аттестация. 11 класс. – М.: Чистые пруды, 2007.

7.Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

8. Мир физики в художественной литературе/ Ред.-сост. С.А.Тихомирова. – М.: Школа – Пресс, 1997.

9.Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват.учреждений. – М.: Дрофа, 2004.

10.Семке А.И. Практические работы по физике с экологическим содержанием: Естественнонаучный профиль. 9-11 классы. – М.: Чистые пруды, 2008.

11.  Семке А.И. Физика и живая природа: Занимательный материал к уроку. 7-9 классы. – М.: Чистые пруды, 2008.

12.  Физика: Молекулярная физика и термодинамика с основами общей астрономии: Учеб.для 7 кл. общеобразоват.учреждений / Под редакцией А.А.Фадеевой. – М.: Просвещение, 2000.

13.  http://images.yandex.ru

14.  http://www.tvk.by/pimg/s_63.jpghttp://images.yandex.ru