Конвекция. Конвективный теплообмен | Физика

Конвекция (от лат. convectio — доставка) — это перенос массы в результатеперемещения газа или жидкости.

Существуют различные виды конвекции. Мы рассмотрим свободную и вынужденную конвекции.

Свободная конвекция в газе или жидкости возникает тогда, когда имеются небольшие об­ласти, в которых плотность отличается от плотности основной окружающей их массы вещества. Тогда в условиях земного тяготения под действием силы Архимеда эти области начинают переме­щаться. Примером свободной конвекции является всем известное движение воздуха в помещении, в котором топится печь, имеется радиатор или другой источник тепла.

Поясним сказанное на примерах.

Поместив руку над горячей плитой или горящей электрической лампочкой, можно почувс­твовать, что над ними поднимаются теплые струи воздуха. Небольшая бумажная вертушка, пос­тавленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться.

Это явление можно объяснить таким образом. Часть воздуха, которая соприкасается с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотной, чем окружающий ее более холод­ный воздух. Под действием архимедовой (выталкивающей) силы эта более теплая часть воздуха начинает подниматься вверх. Ее место заполняет холодный воздух. Через некоторое время, про­гревшись, этот слой воздуха также поднимается вверх, уступая место следующей порции воздуха, и т. д. Это и есть конвекция. В результате перемещения более теплых слоев воздуха происходит перенос тепла (т. е. энергии), или конвективный теплообмен.

Точно так же переносится энергия и при нагревании жидкости. Нагретые слои жидкости, менее плотные и поэтому более легкие, вытесняются вверх более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь, нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой жидкостью. Благодаря такому движению жидкость равно­мерно прогревается. Это становится наглядным, если на дно колбы с водой бросить несколько кристалликов марганцовокислого калия, который окрашивает воду в фиолетовый цвет.

Вынужденная конвекция вызывается внешним механическим воздействием на среду. Приме­рами ее являются обычное перемешивание жидкости ложечкой, движение воздуха в комнате под действием вентилятора, течение жидкости в трубе под действием гидронасоса и т. д. Физические процессы, происходящие при вынужденной конвекции, связанной с движением тел с большими скоростями в атмосфере, моделируются в аэродинамических трубах, где воспроизводится обтека­ние неподвижных моделей потоком воздуха.

Таким образом, конвективный теплообмен может осуществляться в газообразной и жидкой среде при условии, что имеется разность температур между частями этой среды. Для осуществле­ния эффективного конвективного теплообмена в земных условиях в жидкостях и газах их следует прогревать снизу. Если их прогревать сверху, конвекция не происходит, ведь теплые слои и так находятся сверху и опуститься ниже холодных, более тяжелых, они не могут.

В отсутствие силы тяжести (в ракете, спутнике, межпланетном корабле) конвекция наблю­даться не будет. Следовательно, пользоваться там, например, спичками и газовыми горелками нельзя: продукты сгорания затушат пламя.

Конвекция в твердых телах происходить не может, поскольку частицы в них колеблются около определенной точки, удерживаемые сильным взаимным притяжением. В связи с этим при нагревании твердых тел потоки вещества в них образовываться не могут. Энергия в твердых телах передается теплопроводностью.

ibrain.kz

8 класс. Конвекция — Класс!ная физика

8 класс. Конвекция

Назад в «Оглавление» — смотреть

1. В чём состоит явление конвекции?

3. Явление конвекции состоит в переносе энергии нагретыми слоями жидкости или газа.

2. Где возможна теплопередача способом конвекции?

При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.
Поэтому конвекция возможна лишь там, где есть вещество, и где возможны перемещения слоев вещества.

3. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?

В твердых телах конвекция происходить не может.
Каждая частица кристаллического тела лишь колеблется около одной точки (положения равновесия), удерживаемая сильным взаимным притяжением с другими частицами.
Поэтому при нагревании твердого тела в нем не могут образовываться потоки вещества.

4. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?

Естественная ( или иначе свободная) конвекция происходит за счет естественных перемещений нагретых слоев воздуха или жидкости.
Например, тяга в печах:

Это явление возникает при изменении плотности вещества в результате нагревания под действием силы тяжести и выталкивающей силы.

При вынужденной (иначе принудительной) конвекции используются для перемешивания слоев жидкости или газа специальные приспособления: насосы или мешалки.
Вынужденную конвекцию используют, например, на космических станциях.

5. Почему жидкости и газы нагревают снизу?

Если нагревать жидкость или газ снизу, то плотность нижних слоев вещества уменьшается, а их объем увеличивается за счет расширения.
Увеличивающаяся выталкивающая сила начинает поднимать эти слои жидкости или газа вверх.
Так образуются потоки жидкости или газа.

Если же нагревать жидкость или газ в верхней части объема, то никаких потоков вещества получить бы не удалось.

6. Как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой?

Воздух, соприкасаясь с нагретой лампой, нагревается и расширяется, становясь менее плотным, чем окружающий его холодный воздух.

Под действием архимедовой силы нагретый воздух выталкивается вверх, а его место занимает холодный воздух.

7. Как происходит нагревание воды в колбе, поставленной на огонь?

Вода в колбе нагревается в основном за счет конвекции.
При нагревании воды снизу нижний слой воды нагревается раньше, чем верхний.
Он становится менее плотным и поднимается вверх, а вниз опускаются более тяжелые холодные слои.
Затем цикл повторяется.
Так происходит равномерный прогрев всей жидкости.

Назад в «Оглавление» — смотреть

class-fizika.ru

Конспект урока по физике на тему: «Конвенция»

Отдел образования Высокогорского муниципального района

Информационно-методический центр

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Алатская ООШ Высокогорского муниципального района

Методическая разработка

по физике 8 класс по теме:

«Конвенция»

на конкурс «Использование

современных информационных и коммуникационных

технологий в образовательной деятельности»

в номинации

Лучшая учебно-методическая разработка по предметам

естественно-научного цикла.

Учитель математики,

физики, информатики

Тазиева Р.Ш.

МБОУ АлатскаяООШ

Высокогорского района РТ

Алаты

2013г.

Тема урока: Конвенкция.

Цели урока:

• общеобразовательная: выяснить, как происходит передача энергии в жидкостях и газах; ввести понятие конвекции; проверить усвоение изученного материала;

• развивающая: продолжить формирование у обучающихся ключевых умений, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности – выделение проблемы, принятие решения, поиска, анализа и обработки информации;

• воспитательная: воспитывать коллективизм, творческое отношение к порученному делу.

Ход урока

1. Актуализация урока

Актуализация знаний о теплопередаче

Учитель организует работу в группах, выдаёт раздаточный материал, предлагает выполнить задание.

1. Заполните пропуски в тексте:

1.Двойные рамы предохраняют от холода, потому что воздух, находящийся между ними, обладает … теплопроводностью.

2. Медь, свинец, сталь, обладают … теплопроводностью.

3.Чтобы плодовые деревья не вымерзли, их приствольные круги на зиму покрывают опилками. Опилки обладают … теплопроводностью.

4.Чтобы ручка утюга не нагревалась, её делают из пластмассы. Пластмасса обладает … теплопроводностью.

5.В строительной технике широко применяют пористый строительный материал (газобетон, пенопласт и т.д.), потому что он обладает … теплопроводностью.

6.Вывод – у газов (воздуха) … теплопроводность.

Слова для вставки: плохой, хорошей.

2. На экране картинка с вопросом.

3. Проблемная ситуация, постановка задачи

Учитель показывает видеофрагмент через проектор. Показ опыта. Учитель

(Видеофрагмент 1)

Наблюдение конвекции.

Вопрос учителя: Чем вызвано движение окрашенной жидкости в 1сосуде? Почему нет движения во 2 сосуде?

Ответы учащихся. Учащиеся делают выводы, что поток теплого воздуха поднимаются вверх, а холодного опускается вниз.

Учитель: В данном эксперименте мы сталкиваемся с явлением конвекции. Заключается оно в том, что более плотные слои жидкости опускаются вниз, а менее плотные поднимаются вверх. Жидкость можно нагреть при нагревании ее сверху, но это- длительный процесс.

Под конвенцией понимают перенос энергии струями жидкости или газа.

Плотность горячего воздуха или жидкости меньше, чем холодного, поэтому нагрев воздуха производиться снизу. При этом конвекционные потоки теплой жидкости поднимаются вверх, а на их место опускается холодная жидкость.

Учитель: Посмотрим еще один фрагмент фильма. (Слайд-шоу «Конвекция и образование ветров»)

Вопрос учителя: Как вы думаете почему ветер днем дует в сторону суши, а ночью в сторону воды?

Ответы учащихся.

Учитель: Возникновение ветра происходит в результате одного из способа теплообмена — конвекции. Воздух нагревается над одними участками земной поверхности, в результате возникающей разницы давления переносится на другие, где остывает и опускается вниз. Вместе с нагретым воздухом переносится и влага.

Очевидно, что главным отличием конвекции от теплопроводности является то, что при конвекции происходит перенос вещества, имеющую большую внутреннюю энергию, а при теплопроводности вещество не переносится.

Холодные и теплые морские и океанские течения- примеры конвекции.

Самостоятельная работа учащихся в группах. Ученики садятся за компьютеры.

Ученики обращаются к соответствующему уроку электронного пособия ЦОР по физике7-9класс.

( конвекция)

Им дается время на самостоятельный просмотр материала. Учащиеся в парах проводят эксперименты и делают соответствующие выводы.

Учитель делает итог проделанной работы учащихся, задавая вопросы :

1. Что такое конвекция?

2. В чём различие между конвекцией и теплопроводностью?

3. Какие существуют виды конвекции?

4. Как происходит естественная конвекция?

5. Как происходит вынужденная конвекция?

Учитель: Где в природе встречается конвекция?

Явление конвекции весьма распространено в природе. Типичными примерами конвекции в атмосфере являются ветры, в частности бризы и муссоны, с которыми вы знакомились при изучении географии. 

С явлением конвекции связаны процессы горообразования,  глобальной циркуляции атмосферных масс воздуха, парение птиц и планеров, столбы дыма из труб и кратеров вулканов, охлаждение продуктов в холодильнике, работа отопительной системы дома и многие другие.

4. Закрепление материала.

Учащиеся в группах отвечают на вопросы интерактивного теста.

(Тест к уроку «Конвекция»)

5. Подведение итогов. Выставление оценок.

6. Домашнее задание. П.5 упр.2

infourok.ru

КОНВЕКЦИЯ — Физический энциклопедический словарь

(от лат. convectio — принесение, доставка), перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками в-ва. Естественная (свободная) К. возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих в-в. Нагретое в-во под действием архимедовой силы FA=DrgV (Dr — разность плотности нагретого в-ва и окружающей среды, V — его объём, g — ускорение свободного падения; (см. АРХИМЕДА ЗАКОН) перемещается относительно менее нагретого в-ва в направлении, противоположном направлению силы тяжести. К. приводит к выравниванию темп-ры в-ва. При стационарном подводе теплоты к в-ву в нём возникают стационарные конвекц. потоки. Интенсивность К. зависит от разности темп-р между слоями, теплопроводности и вязкости среды.

На К. ионизованного газа (напр., солнечной плазмы) существенно влияет магн. поле, степень ионизации газа и т. д.

При вынужденной К. перемещение в-ва происходит гл. обр. с помощью насоса, мешалки и др. устройств.

К. широко распространена в природе: в нижнем слое земной атмосферы, в океане, в недрах Земли, в звёздах.

Источник: Физический энциклопедический словарь на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. конвекция — Конвекция — перенос тепла, вызванный перемещением масс жидкости или газа под воздействием градиента температуры. Теплообмен в п. лишь в небольшой степени обусловлен конвекцией почвенного воздуха. Толковый словарь по почвоведению
2. Конвекция — I Конве́кция (от лат. convectio — принесение, доставка) перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную К. Естественная… Большая советская энциклопедия
3. конвекция — сущ., кол-во синонимов: 4 автоконвекция 1 макроконвекция 1 перемещение 78 термоконвекция 1 Словарь синонимов русского языка
4. конвекция — [< лат. convectio привоз, принесение] – перенос тепла или электрических зарядов движущейся средой, например, перенос тепла потоками воздуха или жидкости; на явлениях конвекции основано, например, центральное отопление. Большой словарь иностранных слов
5. КОНВЕКЦИЯ — КОНВЕКЦИЯ (от лат. convectio — принесение, доставка) — перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости) — приводящее к переносу массы, теплоты и др. физических величин. Большой энциклопедический словарь
6. конвекция — КОНВЕКЦИЯ -и; ж. [от лат. convectio — привоз, принесение] 1. Физ. Перенос теплоты или электрических зарядов движущейся средой. 2. Гидрол. Толковый словарь Кузнецова
7. конвекция — орф. конвекция, -и Орфографический словарь Лопатина
8. конвекция — конвекция ж. Перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся средой. Толковый словарь Ефремовой
9. Конвекция — (лат. convectio привоз, принесение) перенос тепла газом или жидкостью, движущимися в неоднородном температурном поле; один из путей теплообмена организма человека с окружающей средой. Медицинская энциклопедия
10. конвекция — Конвекция, конвекции, конвекции, конвекций, конвекции, конвекциям, конвекцию, конвекции, конвекцией, конвекциею, конвекциями, конвекции, конвекциях Грамматический словарь Зализняка
11. конвекция — Процесс переноса теплоты в газовой среде посредством перемещения массы самого газа. Конвекция происходит эффективно, когда имеется существенное уменьшение температуры с высотой, например, внутри некоторых слоев в звездах. Большой астрономический словарь
12. конвекция — -и, ж. 1. физ. Перенос теплоты или электрических зарядов движущейся средой. 2. гидрол. Водообмен между верхними и нижними слоями в морях и океанах, зависящий от изменения плотности воды, различия температур и солености. 3. метеор. Малый академический словарь
13. конвекция — КОНВЕКЦИЯ и, ж. convection f., англ. convection, нем. Konvektion <�лат. convectio привоз <�лат. convectare свозить, привозить во множестве. ЭС. Перенос тепла или электрических зарядов движущейся средой. Конвекция тепла. БАС-1. Словарь галлицизмов русского языка
14. КОНВЕКЦИЯ — КОНВЕКЦИЯ, передача тепла текучими средами, согласно кинетической теории. Конвекция представляет собой организованное круговое движение потока воды или воздуха на основе тепловых изменений в плотности и гравитационном притяжении… Научно-технический словарь

gufo.me

Конвекция — это, что такое, какие, определение, значение, доклад, реферат, конспект, сообщение, вики — WikiWhat

Конвекция в жидкости

Подогрев жидкости (рис. 58, а) приводит к тому, что она расширяется и более лёгкая жидкость поднимается, образуя конвекционную струю. На рисунке стрелками показано движение струй жидкости.

Конвекция газов

В газах образуется не струя, а пузырь (рис. 58, б), в котором температура выше, чем в окружающей среде. Размер пузыря зависит от физических условий. Например, в конвективной зоне Солнца его диаметр достигает 700—800 км. Нагретый воздух легче и поднимается под действием силы Архимеда. При подъ­ёме давление в окружающей среде уменьшается и пузырь рас­ширяется. Поскольку теплопроводность газа мала, пузырь рас­ширяется адиабатически, и температура в нем падает.

Адиабатический гра­диент

Если проследить за отдельным пузырём и фиксировать изменение температуры в нем в зависимости от положения пузыря, то обнаружится, что определённый таким образом градиент тем­пературы имеет строго определённое значение в зависимости от физических условий (температуры, плотности химического состава вещества) — значение, называемое адиабатическим гра­диентом.

Если градиент температуры окружающего газа больше ади­абатического, то по мере подъёма газ в пузыре остаётся более горячим, чем окружающий газ, и пузырь продолжает подни­маться. Если же температура окружающей среды падает мед­ленно (градиент температуры меньше адиабатического), то пу­зырь быстро сливается с окружающим газом, и конвекция не возникает. При развитой конвекции значение градиента тем­пературы только на малую величину превышает адиабатиче­ский градиент. Пузырь в процессе движения разрушается, пе­редавая свою энергию окружающей среде.

Примеры конвекции

Каждый из нас встречался с конвекцией достаточно часто. Ниже приведено несколько примеров. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Посмотрите на закипающую, но ещё не закипевшую воду в кастрюле. Движение воды в ней и есть конвекция в жидкости. Труднее увидеть конвекцию в газах, но и это возможно. В жаркий летний день Солнце на­гревает почву, которая, в свою очередь, нагревает воздух. Гра­диент температуры в воздухе достаточно большой, и пузырь, оторвавшись, поднимается вверх. Его не видно, но когда тем­пература в пузыре падает до точки росы, начинается конден­сация воды и появляется облако. Астроному известно прояв­ление конвекции на Солнце — это грануляция. Каждая гранула представляет собой горячий пузырь, вернее его верхнюю часть, выходящую на поверхность Солнца.

Картинки (фото, рисунки)

• Рис. 58. Конвекция (а — в жидкости; б — в газе)

На этой странице материал по темам:

• Конвекция конспект кратко

• Доелад конвекция

• Даклад конвекция

• Конвекция в жидкости сочинение

• Конвенция по физике это

wikiwhat.ru

Конвекция

Физика > Конвекция

 

Читайте определение конвекции и процесса теплообмена: решение задачи на конвекцию, формула и уравнения, естественная конвекция, изоляция, смена состояний.

Конвекция – транспортировка тепла через микроскопическое движение жидкости (двигатель машины охлаждается водой из системы охлаждения).

Задача обучения

• Выявить механизмы конвекции при перемене состояния.

Основные пункты

• Конвекция обусловливается масштабным потоком вещества в жидкостях. Твердые не способны использовать конвекцию для переноса.
• Плавучими силами управляет естественная конвекция: горячий воздух поднимается, потому что с увеличением температуры уменьшается плотность.
• По эффективности конвекция способна превосходить проводимость. Воздух играет роль плохого проводника, зато – отличный изолятор.
• Конвекция часто возникает при смене состояния (испарение пота, таяние льда).

Термины

• Естественная конвекция – метод транспортировки тепла. Жидкость, сосредоточенная вокруг источника, получает тепло и теряет плотность, из-за чего поднимается.
• Положительный отзыв – обратная связь, где выходной сигнал усиливается положительным коэффициентом в каждом цикле.

Пример

Давайте используем конвекцию для воздуха сквозь стены дома. Большая часть конструкций лишены герметичности, поэтому воздух попадает сквозь двери, окна, трещины и т.д. Уходит примерно час на полное обновление воздуха. Возьмем дом размером 12м х 18м х 3м, а на замену воздуха уходит полчаса. Нужно вычислить теплоотдачу за единицу времени в ваттах, необходимых, чтобы нагреть холодный воздух на 10°C.

Для начала используем формулу: Q = mcΔT. Скорость теплопередачи – Q/t, где t – время обновления воздуха. ΔT составляет 10°C, но нам нужно выяснить значения для массы воздуха и его удельной теплоты, прежде чем вычислить Q. Теплоемкость воздуха – средневзвешенное значение удельных теплоемкостей азота и кислорода, где C = cp ≅ 1000 Дж/кг°C.

Определите массу воздуха из его плотности и заданного объема дома:

m = ρV = (1.29 кг/м³)(12 м × 18 м × 3 м) = 836 кг

Рассчитайте тепло, переданное от изменения температуры воздуха:

Q = McΔT = (836 кг) (1000 Дж/кг°С) (10 °С) = 8.36 × 106 Дж

Рассчитайте теплоотдачу от тепла Q и времени оборота t. Воздух перевернут в t = 0.500ч = 1800 с, поэтому теплота составляет fracQt = (8.36 × 10⁶ Дж)/1800 с = 4.64 кВт.

Конвекция

Конвекция – согласованное движение молекул внутри жидкостей. Конвекция массы не осуществима в твердых объектах, потому что в них не могут протекать объемные токи и ощутимая диффузия. Здесь диффузию тепла именуют теплопроводностью.

Конвекция создается масштабным потоком вещества. Если говорить о нашей планете, то атмосфера циркулирует потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и от холодных в обратном направлении

Обычно конвекция сложнее проводимости, но мы можем характеризовать ее и провести вычисления. Естественной конвекцией руководят плавучие силы: по мере роста температуры уменьшается плотность, и горячий воздух поднимается. Этот принцип можно применить для любых жидкостей.

Конвекция занимает важное место в теплопередаче внутри кастрюли с водой. Нагревшаяся вода начинает расширяться, теряет плотность и поднимается, чтобы раздать тепло другим областям воды, а прохладная опускается на дно. Далее процесс повторяется

Конвекция и изоляция

Воздух может использовать конвекцию для передачи тепла. Это плохой проводник, но отличный изолятор. На его характеристики будет влиять количество доступного пространства. Например, пустота между внутренней и внешней стенами дома – 9 см. Этого хватит, чтобы добиться от конвекции высокой эффективности. Изоляция исключит воздушный поток, поэтому снизится потеря тепла. Если же пустота занимает 1 см, то конвекция предотвращается и используют низкую проводимость воздуха. Животные пользуются мехом.

Конвекция и смена состояния

Конвекция часто сопровождает трансформацию. Так мы имеем возможность охлаждаться через потоотделение, даже если окружающая температура выше показателя в теле. Чтобы пот испарился, понадобится тепло кожи, но если не будет воздушного потока, то воздух насыщается, и испарение останавливается.

Возьмем пример с испарением воды в океане. Вместе с водой удаляется и тепло. Далее капельки конденсируются и создают облака, а атмосфера выделяет тепло. Таким образом, тепло из океана оказывается в атмосфере. Подобные схемы приводят к ураганам, штормам с молниями и даже вызывают град.

Кучевые облака, созданные водяным паром, поднявшимся из-за конвекции. Рост облаков обуславливается механизмом положительной обратной связи

---

v-kosmose.com

Ответы@Mail.Ru: конвенция, что это?

В физике — конвеКция. А конвеНция — это соглашение, договор.

Конвекция — это теплопередача, осуществляемая по средствам потоков газов или жидкостей

может и опечатка. . текст набирают тупые студентки. . (а для них — это одно и то же) распечатку- никто не проверяет. . КОНВЕКЦИЯ — циркуляция тёплого и холодного воздуха. . (или других газов.. . возможно в закрытых обьёмах) теплолбмен посредством газов. . КОНВЕНЦИЯ — научная или политическая тусовка, для обсуждения какой то проблемы, с вынесением некой резолюции по теме..

От тотальной безграмотности скоро не такие чудеса предстоят. А когда делаешь замечания этим «грамотеям» говорят- ну и что, ведь смысл понятен! Особенно в медицине эти ляпы будут для них смешные….)))))))))

touch.otvet.mail.ru