Co je to konvekce?

Konvekce je obecně pohyb jakýchkoli molekul jakýmkoli tekutým stavem, včetně tekutin a plynů. Je to primární forma přenosu tepla a hmoty na Zemi a lze ji nalézt v mnoha systémech po celém světě. Mnoho lidí je obeznámeno s ohřevem svého jídla nebo svých domů a také hraje klíčovou roli při vytváření povětrnostních podmínek na planetě.

Existují dva hlavní typy konvekce: nucené a přirozené. K nucené konvekci dochází, když se médium přenášející teplo pohybuje samo o sobě, například když je vzduch tlačen ventilátorem. V tomto případě se teplo uvolňuje pohybem tekutiny, ale ve skutečnosti tento pohyb nezpůsobuje. Nucená konvekce bude někdy označována také jako tepelná konvekce.

Přirozené proudění nastává, když je médium přenášející teplo inspirováno k pohybu samotným teplem. K tomu dochází jednak proto, že se médium při zahřívání expanduje, jako v případě plynů, a také proto, že vztlak způsobuje, že teplejší tekutina stoupá. Tato forma je také někdy označována jako bezplatná konvekce. Oba typy, vynucené a přirozené, se často vyskytují současně, kde teplo způsobuje, že se tekutina poněkud pohybuje, ale také se pohybuje kvůli nějaké jiné síle. V tomto případě se označuje jako smíšená konvekce.

Nucená konvekce je vidět na mnoha místech světa, a to jak v umělých objektech, tak v přírodním světě. Například, konvekční trouba nutí zahřátý vzduch cirkulovat přes troubu pomocí ventilátoru. Přestože se vzduch může trochu pohybovat sám o sobě, síla umožňuje rovnoměrné uvolnění tepla. V lidském těle je oběhový systém dalším skvělým příkladem nucené konvekce. Krev, mezi mnoha dalšími způsoby použití, působí jako těleso jako topné činidlo i jako chladicí činidlo a je nucena cirkulačním systémem.

Přirozenou konvekci lze vidět nejjednodušší cestou umístěním něčeho nad neplamený zdroj tepla, jako je radiátor. Když se vzduch přímo nad topným tělesem zahřívá, stoupá, protože je vzpřímenější než studený vzduch kolem něj. Pokud umístíte kousek hedvábného papíru nad topné těleso, uvidíte, že je přirozeným pohybem vzduchu přenášen vzhůru. Podobně v kapalině můžete vidět stejný účinek při práci zahřátím jedné barvy, která je zbarvena, a umístěním do chladnější kapaliny jiné barvy. Teplá kapalina stoupne.

Konvekce hraje klíčovou roli při vytváření oceánských proudů, a tím pomáhá regulovat vzorce počasí po celém světě prostřednictvím masivního systému proudění. Teplé vodní proudy zahřívané sluncem směřují od rovníku ke sloupům a při cestování neustále chladí a pomáhají jim klesat. Jakmile se tam nakloní a začnou se pohybovat znovu, vytvoří masivní dopravní pás, který v některých případech může trvat až 1600 let, než dokončí svou cestu.