Was ist thermische Konvektion?
Thermische Konvektion ist ein Prozess, bei dem Wärme über ein Objekt übertragen wird, das erwärmt wird. Dies tritt am häufigsten in Flüssigkeiten und Gasen auf und kann am Beispiel von Luft leicht demonstriert werden. Die Wärmekonvektion ist eine der Hauptbewegungsarten von Wärme, wobei Wärmeleitung und Wärmestrahlung auch übliche Transportmethoden für Wärme sind.
Wissenschaftlich gesehen ist Kälte nicht quantifizierbar. es gibt einfach mehr wärme oder weniger wärme. Bei der thermischen Konvektion geht es daher nicht nur um die Bewegung heißer Objekte. Es geht um die Art und Weise, wie die Temperatur als Ganzes versucht, sich selbst zu mäßigen, entweder in Bezug auf ihre Umgebung oder auf die Objekte, die zu einer Erwärmung führen. Die Bewegung von wärmeren und kälteren Gasen und Flüssigkeiten bewirkt konstruktionsbedingt eine allgemeine Mäßigung, obwohl ein perfektes Gleichgewicht möglicherweise nie erreicht werden kann.
Das Prinzip der thermischen Konvektion lässt sich leicht erkennen, wenn die Tür zu einem beheizten Ofen geöffnet wird. Wenn die Tür geöffnet wird, strömt sofort heißer Luftstrom aus dem Ofen nach oben. Wenn man eine kleine Fahne am Boden des Ofens platzieren würde, würde die Fahne in Richtung des Ofens winken, wenn kühle Luft einströmt, während die heiße Luft aufsteigt. Wenn diese kühlere Luft erwärmt wird, steigt sie ebenfalls auf.
Die aufsteigende Luft verdrängt die kühlere Luft darüber und zwingt sie oft zur Seite und schließlich nach unten. Diese Luft bleibt auf diesem niedrigeren Niveau, bis sie wieder erwärmt wird, und beginnt wieder aufzusteigen. Dieser Wärmestromprozess wiederholt sich, bis die Wärmequelle neutralisiert ist und die Temperatur im gesamten Bereich konstant ist. Geschieht dies nicht, wird der Vorgang auf unbestimmte Zeit fortgesetzt.
Der Prozess wird auch in Wasser gesehen und ist nicht immer hilfreich. Wenn sich beispielsweise die Oberfläche eines Sees schnell abkühlt, steigt das Wasser darunter, das wärmer ist, nach oben. Mit diesem Aufschwellen können tote Stoffe wie Algen, die auf dem Seegrund langsam zerfallen waren, einhergehen. Durch die Einwirkung von Luft und Sonnenlicht erhöht sich die Zersetzungsrate der zerfallenden Materie und der Sauerstoffgehalt des Sees kann sinken. In diesem Beispiel ist die thermische Konvektion also indirekt für ein lebendes Ökosystem von großer Bedeutung.
Trotz des vorstehenden Beispiels wird die thermische Konvektion normalerweise als hilfreich angesehen. Die meisten Öfen und Öfen arbeiten nach Prinzipien der thermischen Konvektion, wodurch das Leben der meisten Menschen angenehmer wird. Auch die Temperaturminderung in einem Ökosystem ist oft sehr hilfreich für die Lebensformen, die im System leben. Die thermische Konvektion ist auch eine der Hauptantriebskräfte im Wetter.