Co je to konvekce zdarma?
Volná konvekce, známá také jako přirozená konvekce, je jev, který se vyskytuje, když se tekutina nebo plyn pohybuje v důsledku změn hustoty, které se uvnitř dochází, spíše než v reakci na vnější zdroj pohybu, jako je ventilátor nebo turbína. Přirozené konvekce je překvapivé, že v přírodě, kde hraje roli v řadě různých přírodních procesů, a lze ji také vidět v prostředí kontrolovaných člověkem, od kuchyně po laboratoř chemie. To se liší od nucené konvekce, ve které je pohyb nucen pohybem zařízení, jako je ventilátor, jak je vidět v konvekční peci. Jedna oblast se stává teplejší než zbytek, ztrácí hustotu a začíná stoupat a vytváří malý proud. Jak stoupá, teplo se přenáší do okolní chladnější tekutiny. Objevují se proudy a víry. V jednoduchém příkladu přirozené konvekce, pokud člověk upustí horkou vodu obarvenou potravinářským zbarvením do čiré skleněné mísy s nepoddavavou studenou Water, bude možné sledovat pohyb barvené vody, dokud se směs nestabilizuje a pohyb se nezastaví.
Newtonův zákon chlazení hraje rozhodující roli při bezplatné konvekci. Podle Newtona lze rychlost teploty změny v tekutině považovat za úměrný rozdílu mezi tekutinou a okolím. To ovlivňuje bezplatnou konvekci, protože měnící se teploty vytvářejí nestabilitu, což vede k volné konvekci. Například povětrnostní systémy jsou silně ovlivněny pohybem horkého a studeného vzduchu, které jsou ovlivněny slunečním zářením, kontaktem se studenou vodou atd.
Cirkulace světových oceánů je přímým důsledkem volné konvekce. Když se voda pohybuje směrem k pólům, ochlazuje se a zhutněnější a klesá směrem ke dnu. Mezitím se voda pohybující směrem k rovníku zahřívá a stává se lehčí a stoupá na povrch.To vytváří řadu složitých proudů po celém oceánu, které vytvářejí kontinuální oběh a udržují vodu v oceánu v neustálém pohybu.
Teorie konvekce také vysvětluje další přirozené procesy, jako je pohyb tekutin pod zemskou kůrou. Posun kapalin pod našimi nohama hraje roli v řadě přírodních procesů, přičemž tyto tekutiny se neustále pohybují v důsledku změn teploty uvnitř Země. Konkurční proudy se mohou také protínat, jak je vidět v interakci mezi oceánem a povětrnostními systémy nad oceánem, které jsou ovlivňovány změnami teploty způsobených pohybem oceánských proudů.