Hva er konveksjon?

Konveksjon er stort sett bevegelsen av alle molekyler gjennom en hvilken som helst væsketilstand, inkludert væsker og gasser. Det er den primære formen for varme og masseoverføring på Jorden, og kan finnes i mange systemer rundt om i verden. Mange mennesker er kjent med det fra å varme opp maten eller husene sine, og det spiller også en sentral rolle i å skape værforholdene på planeten.

Det er to hovedtyper av konveksjon: tvang og naturlig. Tvangskonveksjon oppstår når mediet som overfører varmen beveger seg på egen hånd, for eksempel når luft blir presset av en vifte. I dette tilfellet blir varmen utbetalt av bevegelsen av væsken i luften, men den forårsaker ikke bevegelsen. Noen ganger vil også tvungen konveksjon bli referert til som varmetilpasning.

Naturlig konveksjon oppstår når mediet som overfører varmen blir inspirert til å bevege seg av varmen selv. Dette skjer både fordi mediet ekspanderer når det varmer opp, som for gasser, og også fordi oppdrift fører til at varmere væske stiger. Dette skjemaet blir også noen ganger referert til som fri konveksjon. De to typene, tvungne og naturlige, oppstår ofte på samme tid, der varmen får væsken til å bevege seg noe, men den beveger seg også på grunn av noe annen kraft. I dette tilfellet blir det referert til som blandet konveksjon.

Tvangskonveksjon kan sees mange steder i verden, både i menneskeskapte gjenstander og i den naturlige verdenen. For eksempel tvinger en konveksjonsovn varm luft til å sirkulere gjennom ovnen ved å bruke en vifte. Selv om luften kan bevege seg noe på egen hånd, tillater kraften en jevn utbetaling av varme. I menneskekroppen er sirkulasjonssystemet et annet flott eksempel på tvangskonveksjon. Blod, blant dets mange andre bruksområder, fungerer som både et oppvarmingsmiddel og kjølevæske for kroppen, og blir tvunget gjennom sirkulasjonssystemet.

Naturlig konveksjon kan sees lettest ved å plassere noe over en ikke-kondensert varmekilde, som en radiatorvarmer. Når luften rett over varmeren varmes opp, stiger den fordi den er mer flytende enn den kalde luften rundt den. Hvis du plasserer et stykke silkepapir over varmeapparatet, vil du se at det blir båret oppover av den naturlige luftbevegelsen. Tilsvarende i en væske kan du se den samme effekten på jobb ved å varme opp en væske som er farget og plassere den i en kaldere væske med en annen farge. Den varme væsken vil stige opp.

Konveksjon spiller en sentral rolle i å skape havstrømmene, og hjelper dermed til å regulere værmønstrene rundt om i verden gjennom et massivt konveksjonssystem. Strømmer med varmt vann, oppvarmet av solen, leder fra ekvator mot polene, og mens de ferdes, kjøler de seg jevnlig, og hjelper dem å synke. Når de først er der oppe, begynner de å bevege seg igjen og danner et massivt transportbånd som i noen tilfeller kan ta opptil 1600 år å fullføre reisen.