Konveksi

Gambar 1. Menginap adalah mendinginkan pintu, karena udara panas (panah merah) dan kurang padat naik dan melarikan diri dari itu. Sumber: Wikimedia Commons. GENIECLIMATIQUE/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)

Apa itu konveksi?

Itu konveksi Ini adalah salah satu dari tiga mekanisme di mana panas ditransfer dari area yang lebih panas ke yang lebih dingin. Itu terjadi karena pergerakan massa cairan, yang bisa berupa cair atau gas. Bagaimanapun, media material selalu diperlukan sehingga mekanisme ini dapat diberikan.

Semakin cepat pergerakan cairan yang dimaksud, semakin cepat transfer energi termal di antara area dengan suhu yang berbeda. Ini terjadi terus menerus dengan massa udara atmosfer: flotabilitas bertanggung jawab atas naik terpanas dan kurang padat sementara penurunan terdingin dan padat.

Contohnya adalah ruang tertutup gambar, yang segera dingin di bawah.

Jenis konveksi

Konveksi alami dan paksa

Gambar 2. Contoh konveksi paksa dan konveksi alami. Sumber: Cengel, dan. Termodinamika.

Konveksi bisa alami atau paksa. Dalam kasus pertama cairan bergerak dengan sendirinya, seperti ketika membuka pintu ruangan, sedangkan pada detik itu dipaksa oleh kipas atau pompa, misalnya.

Penyebaran dan pemantauan

Mungkin juga ada dua varian: difusi Dan Mendukung. Dalam difusi, molekul cairan bergerak lebih atau kurang secara acak dan transmisi panas lambat.

Di sisi lain, di pemula dalam jumlah adonan cairan yang baik dipindahkan, yang dapat dicapai dengan memaksa konveksi dengan kipas, misalnya. Tetapi keuntungan dari pemula adalah jauh lebih cepat dari difusi.

Dapat melayani Anda: kecepatan sudut: definisi, rumus, perhitungan dan latihan

Bagaimana panas ditransfer dengan konveksi?

Model matematika matematika sederhana untuk transfer panas konveksi adalah hukum pendingin Newton. Pertimbangkan area permukaan panas A, dikelilingi oleh udara yang lebih dingin, sehingga perbedaan suhu kecil.

Sebut saja bahwa panas ditransfer dan t pada saat bersamaan. Tingkat di mana panas ditransfer adalah dq/dt atau berasal dari fungsi q (t) sehubungan dengan waktu.

Karena panas adalah energi termal, unit -unitnya dalam sistem internasional adalah joule (j), maka laju transfer datang dalam joule/detik, yaitu watt atau watt (w).

Laju ini berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara panas dan medium, dilambangkan sebagai Δt dan juga ke area permukaan KE dari objek:

Δt = suhu permukaan objek - suhu menjauh dari objek

Konstanta proporsionalitas disebut H, Itu adalah Koefisien Transmisi Panas Konveksi dan ditentukan secara eksperimental. Unit -unitnya dalam Sistem Internasional (SI) adalah w/m². K, tetapi biasanya menemukannya dalam hal Celcius atau Celcius.

Penting untuk dicatat bahwa koefisien ini bukan sifat fluida, karena tergantung pada berbagai variabel, seperti geometri permukaan, kecepatan fluida dan fitur lainnya.

Menggabungkan semua hal di atas, hukum pendingin Newton secara matematis memperoleh formulir ini:

dq/dt = ha Δt

Penerapan Hukum Pendinginan Newton

Seseorang berdiri di tengah ruangan 20 ° C, yang melaluinya sedikit angin bertiup. Berapa laju panas yang ditransmisikan oleh orang tersebut ke lingkungan dengan konveksi? Asumsikan bahwa luas permukaan yang terbuka adalah 1.6 m² dan suhu permukaan kulit adalah 29 ºC.

Fakta: Koefisien perpindahan panas dengan konveksi dalam kasus ini adalah 6 w/m². ºC

Larutan

Orang tersebut dapat mengirimkan panas ke udara yang mengelilinginya, karena bergerak saat bertiup angin. Untuk menemukan tingkat transfer DQ/DT, nilai -nilai dalam persamaan Newton untuk pendinginan hanya diganti:

Itu dapat melayani Anda: magnitudo skalar: apa yang terdiri dari, karakteristik dan contoh

dq/dt = 6 w/m². ºC x 1.6 m² X (29 ºC - 20 ° C) = 86.4 w.

Contoh konveksi

Panaskan tangan Anda dalam api

Adalah umum untuk memanaskan tangan Anda dengan mendekati api atau pemanggang roti panas, karena udara di sekitar sumber panas dipanaskan pada gilirannya dan mengembang, naik karena kurang padat. Saat beredar, udara panas ini membungkus dan memanaskan tangan Anda.

Gambar 3. Salah satu cara untuk memanaskan tangan Anda adalah melalui arus konveksi yang berasal dari udara oleh api

Aliran udara di pantai

Di pantai, laut lebih dingin dari bumi, sehingga udara di bumi dipanaskan dan naik, sementara yang terdingin tiba dan didirikan di ruang yang ditinggalkan oleh orang lain saat naik.

Ini disebut sel konveksi Dan itulah alasan mengapa dia merasa lebih dingin ketika dia melihat laut dan angin bertiup ke wajahnya di hari yang panas. Pada malam hari itu terjadi sebaliknya, angin sepoi -sepoi berasal dari darat.

Siklus air

Konveksi alami terjadi di udara pantai samudera, menggunakan siklus hidrologi, di mana air dipanaskan dan diuapkan berkat radiasi matahari. Uap air dengan demikian terbentuk naik, mendinginkan dan mengembun awan, yang massanya meningkat dan naik dengan konveksi.

Dengan meningkatkan ukuran tetesan air, ada saatnya air diendapkan dalam bentuk hujan, padatan atau cairan, tergantung pada suhu.

Rebus air dalam wadah

Saat air ditempatkan di teko atau panci, lapisan yang paling dekat ke bawah dipanaskan terlebih dahulu, karena nyala api atau panas tanduk lebih dekat. Kemudian air mengembang dan kepadatannya berkurang, oleh karena itu naik dan air yang lebih dingin mengambil tempatnya di bagian bawah wadah.

Dapat melayani Anda: Energi Mekanik: Rumus, Konsep, Jenis, Contoh, Latihan Gambar 4. Pemanasan air konveksi. Sumber: Wikimedia Commons. Pengguna: oni lukos/cc by-sa (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/).

Dengan cara ini semua lapisan bersirkulasi dengan cepat dan semua massa air dipanaskan. Ini adalah contoh pemantauan yang baik.

Generasi angin

Konveksi dalam massa udara, bersama dengan gerakan rotasi bumi menghasilkan angin, karena udara dingin bergerak dan bersirkulasi di bawah udara panas, menciptakan berbagai arus yang disebut arus arus konveksi.

Arus samudera

Air berperilaku mirip dengan apa yang dilakukan udara di atmosfer. Perairan yang lebih hangat hampir selalu dekat dengan permukaan, sedangkan perairan terdingin lebih dalam.

Efek Dinamo

Ini terjadi pada nukleus cair dari bagian dalam planet ini, di mana ia dikombinasikan dengan gerakan rotasi bumi, menghasilkan arus listrik yang menimbulkan medan magnet bumi.

Transmisi energi di dalam bintang

Bintang -bintang seperti matahari adalah bidang gas besar. Konveksi adalah mekanisme transportasi energi yang efisien di sana, karena molekul gas memiliki cukup kebebasan untuk bergerak di antara area di dalam bintang.

Aplikasi Konveksi

AC

AC ditempatkan di dekat atap kamar, sehingga udara dingin, yang lebih padat, turun dan dingin lebih dekat ke tanah dengan cepat.

Penukar panas

Ini adalah perangkat yang memungkinkan transmisi panas dari satu cairan ke cairan lainnya dan merupakan prinsip pengoperasian AC dan mekanisme pendingin motor mobil, misalnya.

Isolator termal di bawah konstruksi

Mereka dibuat dengan menggabungkan piring bahan isolasi dan menambahkan gelembung udara di dalamnya.

menara pendingin

Juga disebut menara pendingin, mereka berfungsi untuk membuang panas yang diproduksi oleh pusat nuklir, kilang minyak dan fasilitas industri lainnya yang beragam, alih -alih melakukannya untuk mendarat atau air.

Referensi

1. Giambattista, a. 2010. Fisika. 2nd. Ed. Bukit McGraw.
2. Gómez, e. Mengemudi, Konveksi dan Radiasi. Pulih dari: eltamiz.com.
3. NATAHENOO. Aplikasi panas. Pulih dari: cinehenao.WordPress.com.
4. Serway, r. Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Wikipedia. Konveksi. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Konveksi Thermik. Pulih dari: dingin.Wikipedia.org.