Wat is convectieve warmteoverdracht?
Convectieve warmteoverdracht is de overdracht van warmte door middel van convectie, de overdracht van warmte door vloeiende beweging. Convectieve warmteoverdracht kan op twee manieren plaatsvinden: door natuurlijke convectie en door geforceerde convectie. Deze twee methoden voor warmteoverdracht onderscheiden zich door het gebruik of het ontbreken van externe apparaten om de verwarmde vloeistof te verplaatsen. In beide gevallen vindt de warmteoverdracht plaats door een vloeistof - zoals een vloeistof, gas of een rheid - die over een vaste massa stroomt.
Een voorbeeld van convectie is water dat in een pot kookt. Naarmate het water bij de warmtebron warmer wordt, verspreiden de moleculen zich uit elkaar. Hierdoor wordt het water minder dicht en drijvend. Het meer drijvende water stijgt naar de bovenkant van de pot en koeler water neemt zijn plaats in. Het koelere water wordt dan verwarmd door de warmtebron, wordt minder dicht en stijgt naar de top.
Dit proces resulteert in een stroom die convectiestroom wordt genoemd. In het geval van kokend water wordt het beter zichtbaar wanneer er iets als macaroni in de pot is - je ziet de macaroni op en neer bewegen met de convectiestroom. Kokend water is een voorbeeld van natuurlijke convectie. In dit systeem veroorzaakt niets behalve de variërende dichtheden van het water de convectieve warmteoverdracht. Overdracht van warmte door een natuurlijke convectie werkt namelijk omdat verwarmde vloeistoffen in het algemeen een lagere dichtheid hebben dan koelere vloeistoffen.
In tegenstelling tot convectieve warmteoverdracht veroorzaakt door natuurlijke convectie is warmteoverdracht veroorzaakt door geforceerde convectie. Geforceerde convectie verschilt van natuurlijke convectie door het gebruik van een extern mechanisme dat de vloeistof verplaatst. Deze methode van convectieve warmteoverdracht heeft niet de verschillende dichtheden van vloeistoffen nodig om te werken. Enkele voorbeelden van externe mechanismen die worden gebruikt bij geforceerde convectie zijn pompen en ventilatoren. Het hart is een natuurlijk voorbeeld van een dergelijk apparaat dat wordt gebruikt bij geforceerde convectie.
De bloedsomloop is een van de manieren waarop mensen en sommige dieren hun lichaamstemperatuur regelen. Een hart is in wezen een pomp en bloed is een verwarmde vloeistof. Het hart pompt de verwarmde vloeistof door bloedvaten naar de huid. Warmte wordt vervolgens op verschillende manieren van het lichaam afgevoerd. Dit is een van de redenen dat veel woestijndieren grote oren hebben - bloed kan door de oren circuleren en zijn warmte aan de omgeving afgeven via de verschillende methoden voor warmteoverdracht.