Was ist konvektive Wärmeübertragung?
Konvektive Wärmeübertragung ist die Übertragung von Wärme durch Konvektion, die Übertragung von Wärme durch Flüssigkeitsbewegung. Die konvektive Wärmeübertragung kann auf zwei Arten erfolgen: durch natürliche Konvektion und durch erzwungene Konvektion. Diese beiden Methoden der Wärmeübertragung unterscheiden sich durch die Verwendung oder das Fehlen externer Geräte, um das erhitzte Fluid zu bewegen. In beiden Fällen erfolgt die Wärmeübertragung durch ein Fluid - wie eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Rheide -, das über eine feste Masse fließt.
Ein Beispiel für Konvektion ist das Kochen von Wasser in einem Topf. Wenn sich das Wasser in der Nähe der Wärmequelle erwärmt, breiten sich die Moleküle aus. Dadurch wird das Wasser weniger dicht und schwimmfähiger. Das schwimmfähigere Wasser steigt auf die Oberseite des Topfes und kühleres Wasser tritt an seine Stelle. Das kühlere Wasser wird dann von der Wärmequelle erwärmt, wird weniger dicht und steigt nach oben.
Dieser Prozess führt zu einem Strom, der Konvektionsstrom genannt wird. Wenn Wasser kocht, wird es sichtbarer, wenn sich etwas wie Makkaroni im Topf befindet. Man sieht, wie sich die Makkaroni mit dem Konvektionsstrom auf und ab bewegt. Kochendes Wasser ist ein Beispiel für natürliche Konvektion. In diesem System verursacht nichts außer den unterschiedlichen Dichten des Wassers die konvektive Wärmeübertragung. Tatsächlich funktioniert die Wärmeübertragung durch eine natürliche Konvektion, da erwärmte Flüssigkeiten im Allgemeinen eine geringere Dichte aufweisen als kühlere Flüssigkeiten.
Im Gegensatz zur konvektiven Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion wird die Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion verursacht. Die erzwungene Konvektion unterscheidet sich von der natürlichen Konvektion durch die Verwendung eines externen Mechanismus, der die Flüssigkeit bewegt. Diese Methode der konvektiven Wärmeübertragung erfordert keine unterschiedlichen Fluiddichten. Einige Beispiele für externe Mechanismen, die bei der erzwungenen Konvektion verwendet werden, sind Pumpen und Lüfter. Das Herz ist ein natürliches Beispiel für ein solches Gerät zur erzwungenen Konvektion.
Das Kreislaufsystem ist eine der Möglichkeiten, wie Menschen und einige Tiere ihre Körpertemperatur regulieren. Ein Herz ist im Wesentlichen eine Pumpe, und Blut ist eine erhitzte Flüssigkeit. Das Herz pumpt die erhitzte Flüssigkeit durch die Blutgefäße in Richtung Haut. Die Wärme wird dem Körper auf verschiedene Weise entzogen. Dies ist einer der Gründe, warum viele Wüstentiere große Ohren haben - Blut kann durch die Ohren zirkulieren und seine Wärme durch die verschiedenen Wärmeübertragungsmethoden an die Umwelt abgeben.