Qoʻlingizni yoqilgan elektr chiroqqa yaqinlashtirsangiz yoki kaftingizni issiq pechka ustiga qoʻysangiz, iliq havo oqimlarining harakatini sezishingiz mumkin. Xuddi shu ta'sir qog'oz varag'i ochiq olovda tebranganda ham kuzatilishi mumkin. Ikkala effekt ham konvektsiya bilan izohlanadi.
Bu nima?
Konvektsiya hodisasi issiqroq massalar bilan aloqa qilganda sovuqroq moddaning kengayishiga asoslangan. Bunday sharoitda qizdirilgan modda uning zichligini yo'qotadi va uni o'rab turgan sovuq bo'shliqqa nisbatan engilroq bo'ladi. Eng to'g'risi, hodisaning bu xususiyati suv qizdirilganda issiqlik oqimlarining harakatiga mos keladi.
Isitish ta'sirida molekulalarning qarama-qarshi yo'nalishdagi harakati aynan konvektsiyaga asoslanadi. Radiatsiya va issiqlik o'tkazuvchanligi o'xshash jarayonlardir, lekin ular birinchi navbatda qattiq jismlarda issiqlik energiyasini uzatishga tegishli.
Konvektsiyaning yorqin misollari - isitiladigan xonaning o'rtasida issiq havoning harakatlanishiasboblar, isitiladigan oqimlar shift ostida harakat qilganda va sovuq havo zaminning eng yuzasiga tushadi. Shuning uchun, isitish yoqilganda, xonaning yuqori qismidagi havo pastki qismiga nisbatan sezilarli darajada issiqroq bo'ladi.
Arximed qonuni va jismoniy jismlarning issiqlik kengayishi
Tabiiy konvektsiya nima ekanligini tushunish uchun Arximed qonuni misolida jarayonni va issiqlik nurlanishi ta'sirida jismlarning kengayish fenomenini ko'rib chiqish kifoya. Shunday qilib, qonunga ko'ra, haroratning oshishi suyuqlik hajmining oshishiga olib keladi. Idishlarda pastdan isitiladigan suyuqlik yuqoriga ko'tariladi va yuqori zichlikdagi namlik mos ravishda pastga tushadi. Yuqoridan qizdirilganda, ko'proq va kamroq zich suyuqliklar o'z joylarida qoladi, bu holda hodisa sodir bo'lmaydi.
Tseptsiyaning paydo boʻlishi
“Konveksiya” atamasi birinchi marta ingliz olimi Uilyam Prout tomonidan 1834 yilda taklif qilingan. U qizdirilgan, harakatlanuvchi suyuqliklardagi termal massalarning harakatini tasvirlash uchun ishlatilgan.
Konveksiya hodisasi haqidagi birinchi nazariy tadqiqotlar faqat 1916 yilda boshlangan. Tajribalar davomida pastdan qizdirilgan suyuqliklarda diffuziyadan konvektsiyaga o'tish ma'lum kritik harorat qiymatlariga erishilganda sodir bo'lishi aniqlandi. Keyinchalik, bu qiymat "Roel raqami" sifatida belgilandi. Uni o'rgangan tadqiqotchi sharafiga shunday nomlangan. Tajribalar natijalari Arximed kuchlari ta'sirida issiqlik oqimlarining harakatini tushuntirishga imkon berdi.
Konveksiya turlari
Biz tasvirlaydigan hodisaning bir necha turlari mavjud - tabiiy va majburiy konvektsiya. Xonaning o'rtasida issiq va sovuq havo oqimlarining harakatiga misol tabiiy konveksiya jarayonini tavsiflashning eng yaxshi usuli hisoblanadi. Majburiy holatga kelsak, bu suyuqlikni qoshiq, nasos yoki aralashtirgich bilan aralashtirishda kuzatilishi mumkin.
Qattiq jismlar qizdirilganda konvektsiya mumkin emas. Bu ularning qattiq zarralarini tebranish paytida juda kuchli o'zaro tortishish bilan bog'liq. Qattiq struktura jismlarini qizdirish natijasida konveksiya va nurlanish sodir bo'lmaydi. Issiqlik o'tkazuvchanligi bunday jismlardagi bu hodisalarning o'rnini bosadi va issiqlik energiyasini uzatishga yordam beradi.
Kapillyar konvektsiya deb atalmish alohida tur. Jarayon suyuqlikning quvurlar orqali harakatlanishi paytida harorat o'zgarganda sodir bo'ladi. Tabiiy sharoitda bunday konvektsiyaning tabiiy va majburiy konvektsiya bilan bir qatorda ahamiyati juda ahamiyatsiz. Biroq, kosmik texnologiyada kapillyar konvektsiya, radiatsiya va materiallarning issiqlik o'tkazuvchanligi juda muhim omillarga aylanadi. Hatto vaznsiz sharoitda eng zaif konvektiv harakatlar ham ba'zi texnik vazifalarni bajarishni qiyinlashtiradi.
Yer poʻsti qatlamlaridagi konveksiya
Konveksiya jarayonlari yer poʻsti qalinligida gazsimon moddalarning tabiiy hosil boʻlishi bilan uzviy bogʻliqdir. Globusni bir nechta konsentrik qatlamlardan tashkil topgan shar deb hisoblash mumkin. Uning markazida katta issiq yadro joylashgan bo'lib, u tarkibida temir bo'lgan yuqori zichlikdagi suyuqlik massasi,nikel, shuningdek, boshqa metallar.
Yer yadrosini oʻrab turgan qatlamlar litosfera va yarim suyuq mantiyadir. Er sharining yuqori qatlami to'g'ridan-to'g'ri er qobig'idir. Litosfera suyuq mantiya yuzasi bo'ylab harakatlanadigan erkin harakatda bo'lgan alohida plitalardan hosil bo'ladi. Mantiyaning turli qismlari va turli xil tarkibi va zichligi bilan farq qiluvchi jinslarning notekis isishi jarayonida konvektiv oqimlar hosil bo'ladi. Aynan shunday oqimlar ta'sirida okean tubining tabiiy o'zgarishi va ko'taruvchi qit'alarning harakati sodir bo'ladi.
Konveksiya va issiqlik oʻtkazuvchanligi oʻrtasidagi farqlar
Issiqlik o'tkazuvchanligi deganda jismoniy jismlarning atom va molekulyar birikmalar harakati orqali issiqlikni uzatish qobiliyati tushunilishi kerak. Metalllar issiqlikni mukammal o'tkazuvchilardir, chunki ularning molekulalari bir-biri bilan yaqin aloqada. Aksincha, gazsimon va uchuvchi moddalar issiqlikni yomon o'tkazuvchi vazifasini bajaradi.
Konvektsiya qanday sodir bo'ladi? Jarayon fizikasi moddalar molekulalari massasining erkin harakati hisobiga issiqlikni uzatishga asoslangan. O'z navbatida, issiqlik o'tkazuvchanligi faqat jismoniy tananing tarkibiy zarralari o'rtasida energiya almashinuvidan iborat. Biroq, ikkala jarayon ham materiya zarralarisiz mumkin emas.
Hodisaga misollar
Konveksiyaning eng oddiy va tushunarli misoli oddiy muzlatgichdagi jarayondir. Aylanmasovutish kamerasining quvurlari orqali sovutilgan freon gazi havoning yuqori qatlamlari haroratining pasayishiga olib keladi. Shunga ko'ra, iliqroq oqimlar bilan almashtiriladi, sovuqlar esa cho'kib ketadi va shu bilan mahsulotlar sovutiladi.
Sovutgichning orqa panelida joylashgan panjara gazni siqish paytida qurilma kompressorida hosil bo'lgan iliq havoni olib tashlashni osonlashtiradigan element rolini o'ynaydi. Tarmoqli sovutish ham konvektiv mexanizmlarga asoslanadi. Aynan shuning uchun muzlatgich orqasidagi bo'sh joyni to'ldirish tavsiya etilmaydi. Axir, faqat bu holatda, sovutish qiyinchiliksiz sodir bo'lishi mumkin.
Konvektsiyaning boshqa misollarini shamol harakati kabi tabiiy hodisani kuzatish orqali ko'rish mumkin. Qurg'oqchil qit'alarda isib, qattiqroq erlarda sovib ketgan havo oqimlari bir-birini siqib chiqara boshlaydi, bu ularning harakatlanishiga, shuningdek, namlik va energiyaning harakatlanishiga sabab bo'ladi.
Qushlar va planerlarning uchish ehtimoli konvektsiya bilan bog'liq. Kamroq zichroq va issiqroq havo massalari, Yer yuzasi yaqinida notekis isishi bilan, ko'tarilish jarayoniga yordam beradigan ko'tarilgan oqimlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Qushlarga kuch va energiya sarflamasdan maksimal masofani bosib o'tish uchun bunday oqimlarni topish qobiliyati kerak.
Konveksiyaning yaxshi namunalari - mo'rilarda va vulqon kraterlarida tutun hosil bo'lishi. Tutunning yuqoriga qarab harakatlanishi uning atrof-muhitga nisbatan yuqori harorati va past zichligiga asoslanadi. Tutun sovishi bilan asta-sekin atmosferaning quyi qatlamlariga joylashadi. Aynan shu sabab tufaylizararli moddalar atmosferaga chiqariladigan sanoat quvurlari imkon qadar yuqori darajada ishlab chiqariladi.
Tabiat va texnologiyada konveksiyaning eng keng tarqalgan misollari
Tabiatda, kundalik hayotda va texnologiyada kuzatilishi mumkin boʻlgan eng oddiy, tushunarli misollar orasida quyidagilarni taʼkidlashimiz kerak:
- maishiy isitish batareyalari ishlaganda havo oqimi;
- bulutlarning shakllanishi va harakati;
- shamol, musson va shabadalarning harakatlanish jarayoni;
- tektonik er plitalarining siljishi;
- erkin gaz hosil boʻlishiga olib keladigan jarayonlar.
Pazandachilik
Zamonaviy maishiy texnikada, xususan, pechlarda konveksiya hodisasi tobora koʻpayib bormoqda. Konvektsiyali gaz shkafi bir vaqtning o'zida turli xil haroratlarda alohida darajalarda turli xil idishlarni tayyorlashga imkon beradi. Bu ta'm va hidlarning aralashishini butunlay yo'q qiladi.
An'anaviy pech havoni isitish uchun bitta gorelkaga tayanadi, natijada issiqlik notekis taqsimlanadi. Ixtisoslashgan fan yordamida issiq havo oqimlarining maqsadli harakatlanishi tufayli konvektsiya pechidagi idishlar yanada shirali va yaxshi pishiriladi. Bunday qurilmalar tezroq qiziydi, bu esa pishirish vaqtini qisqartiradi.
Albatta, pechda yiliga bir necha marta ovqat pishiradigan uy bekalari uchun maishiy texnikakonveksiya funktsiyasini birinchi zarurat texnikasi deb atash mumkin emas. Biroq, oshpazlik tajribalarisiz yashay olmaydiganlar uchun bunday qurilma oshxonada ajralmas bo'lib qoladi.
Taqdim etilgan material siz uchun foydali boʻldi deb umid qilamiz. Omad!
