Was ist freie Konvektion?

Freie Konvektion, auch als natürliche Konvektion bezeichnet, ist ein Phänomen, das auftritt, wenn sich eine Flüssigkeit oder ein Gas infolge von Dichteänderungen bewegt, die darin auftreten, und nicht als Reaktion auf eine externe Bewegungsquelle wie einen Lüfter oder Turbin.Natürliche Konvektion ist in der Natur nicht überraschend zu sehen, wo sie in verschiedenen natürlichen Prozessen eine Rolle spielt, und kann auch in vom Menschen kontrollierten Umgebungen gesehen werden, die von der Küche bis zum Chemie-Labor reichen.Dies unterscheidet sich von der erzwungenen Konvektion, bei der die Bewegung durch die Bewegung eines Geräts wie eines Lüfters erzwungen wird, wie in einem Konvektionsofen zu sehen ist.

Natürliche Konvektion tritt auf, wenn Flüssigkeiten instabil werden.Ein Bereich wird wärmer als der Rest, verliert die Dichte und steigt und erzeugt einen kleinen Strom.Wenn es aufsteigt, wird die Wärme auf die umgebende Kühlerflüssigkeit übertragen.Strömungen und Wirbel erscheinen.In einem einfachen Beispiel einer natürlichen Konvektion ist es möglich, die Bewegung des gefärbten Wassers zu verfolgen, bis sich die Mischung stabilisiert und die Bewegung aufhört.Das Newtons Law of Cooling spielt eine entscheidende Rolle bei der freien Konvektion.Laut Newton kann die Geschwindigkeit der Veränderungstemperatur innerhalb einer Flüssigkeit als proportional zur Differenz zwischen Flüssigkeit und Umgebung angesehen werden.Dies beeinflusst die freie Konvektion, da sich ändernde Temperaturen zu Instabilität führen, was zu einer freien Konvektion führt.Beispielsweise werden Wettersysteme stark von der Bewegung heißer und kalter Lufts beeinflusst, die durch Sonnenstrahlung, Kontakt mit kaltem Wasser und so weiter beeinflusst werden.

Die Verbreitung der Weltmeere ist eine direkte Folge der freien Konvektion.Wenn sich Wasser in Richtung der Pole bewegt, kühlt es ab und wird dichter und sinkt nach unten.In der Zwischenzeit erwärmt sich Wasser in Richtung Äquator und wird leichter und steigt an die Oberfläche auf.Dies schafft eine Reihe komplexer Strömungen im gesamten Ozean, die eine kontinuierliche Zirkulation erzeugen und das Wasser im Ozean in ständiger Bewegung halten.

Die Konvektionstheorie erklärt auch andere natürliche Prozesse, wie die Bewegung von Flüssigkeiten unter der Erdkruste.Die Verschiebung der Flüssigkeiten unter unseren Füßen spielt in einer Reihe natürlicher Prozesse eine Rolle, wobei sich diese Flüssigkeiten aufgrund der Temperaturänderungen innerhalb der Erde ständig bewegen.Konvektionsströme können sich auch miteinander überschneiden, wie in der Wechselwirkung zwischen dem Ozean und dem Wettersystem über und in der Nähe des Ozeans, die durch Temperaturänderungen beeinflusst werden, die durch die Bewegung der Meeresströmungen verursacht werden.