Mi a szabad konvekció?

A szabad konvekció, más néven természetes konvekció, olyan jelenség, amely akkor fordul elő, amikor egy folyadék vagy gáz mozog a benne bekövetkező sűrűségváltozások eredményeként, nem pedig egy külső mozgásforrásra, például ventilátor vagy turbina válaszára.A természetes konvekció nem meglepő módon látható a természetben, ahol számos különféle természetes folyamatban szerepet játszik, és az ember által ellenőrzött környezetben is látható, kezdve a konyhától a kémiai laboratóriumig.Ez különbözik a kényszerített konvekciótól, amelyben a mozgást egy olyan eszköz, például ventilátor mozgása kényszeríti, amint azt egy konvekciós sütőben látják.

A természetes konvekció akkor fordul elő, amikor a folyadékok instabilá válnak.Az egyik terület melegebbé válik, mint a többi, elveszíti a sűrűségét, és felkelni kezd, kis áramot hozva létre.Ahogy emelkedik, a hőt a környező hűvösebb folyadékba kerülnek.Megjelennek az áramok és az örvények.A természetes konvekció egyszerű példájában, ha az élelmiszerfestékkel festett forró vizet egy átlátszó üveg tálba, nem tartalmazzák a hideg vízbe, akkor a festett víz mozgását addig lehet nyomon követni, amíg a keverék stabilizálódik és a mozgás meg nem áll.Newton hűtési törvénye kritikus szerepet játszik a szabad konvekcióban.Newton szerint a folyadékon belüli hőmérséklet-változás sebessége arányosnak tekinthető a folyadék és a környezet közötti különbséggel.Ez befolyásolja a szabad konvekciót, mivel a változó hőmérséklet instabilitást eredményez, ami szabad konvekcióhoz vezet.Például az időjárási rendszereket nagymértékben befolyásolja a meleg és hideg levegő mozgása, amelyet a napsugárzás, a hideg vízzel való érintkezés stb.Ahogy a víz a oszlopok felé mozog, lehűl és sűrűbbé válik, az alsó felé süllyedve.Eközben az Egyenlítő felé mozgó víz felmelegszik, és világosabbá válik, felszínre emelkedik.Ez egy sor komplex áramot hoz létre az óceán egész területén, amelyek folyamatos keringést generálnak, és állandó mozgásban tartják a vizet az óceánban.A lábaink alatti folyadékok eltolódása számos természetes folyamatban szerepet játszik, és ezek a folyadékok folyamatosan mozognak a földön belüli hőmérsékleti változások eredményeként.A konvekciós áramok egymással is keresztezhetnek, amint az az óceán és az időjárási rendszerek közötti kölcsönhatásban az óceánon és annak közelében van, amelyeket az óceánáramok mozgása okoz, amelyet az óceánáramok okoznak.