Hva er gratis konveksjon?

Gratis konveksjon, også kjent som naturlig konveksjon, er et fenomen som oppstår når en væske eller gass beveger seg som et resultat av tetthetsendringer som oppstår inne i den, snarere enn som svar på en ekstern bevegelseskilde som en vifte eller turbin.Naturlig konveksjon kan sees, overraskende, i naturen, der den spiller en rolle i en rekke forskjellige naturlige prosesser, og det kan også sees i menneskekontrollerte omgivelser, alt fra kjøkkenet til kjemilaboratoriet.Dette skiller seg fra tvungen konveksjon, der bevegelse tvinges av bevegelse av en enhet som en vifte, som det sees i en konveksjonsovn.

Naturlig konveksjon oppstår når væsker blir ustabil.Ett område blir varmere enn resten, mister tettheten, og det begynner å stige, og skaper en liten strøm.Når den stiger, overføres varmen til den omkringliggende kjøligere væsken.Strømmer og virvler dukker opp.I et enkelt eksempel på naturlig konveksjon, hvis man slipper varmt vann farget med matfarging i en klar glassbolle med udyet kaldt vann, vil det være mulig å spore bevegelsen av det fargede vannet til blandingen stabiliseres og bevegelsen stopper.

Newtons lov om kjøling spiller en kritisk rolle i fri konveksjon.I følge Newton kan endringstemperaturmessig i en væske sees på som proporsjonal med forskjellen mellom væsken og omgivelsene.Dette påvirker gratis konveksjon, fordi endrede temperaturer skaper ustabilitet, noe som fører til fri konveksjon.For eksempel er værsystemer sterkt påvirket av bevegelse av varm og kald luft som er påvirket av solstråling, kontakt med kaldt vann og så videre. Sirkulasjonen av verdenshavene er en direkte konsekvens av fri konveksjon.Når vann beveger seg mot polene, kjøler det seg og blir tettere og synker mot bunnen.I mellomtiden varmes vann som beveger seg mot ekvator opp og blir lettere og stiger til overflaten.Dette skaper en serie komplekse strømmer i hele havet som genererer kontinuerlig sirkulasjon, og holder vannet i havet i konstant bevegelse. Konveksjonsteori forklarer også andre naturlige prosesser, for eksempel bevegelse av væsker under jordskorpen.Væskeskiftet under føttene våre spiller en rolle i en rekke naturlige prosesser, med disse væskene som stadig beveger seg som et resultat av temperaturendringer inne i jorden.Konveksjonsstrømmer kan også krysse hverandre, som det ser i samspillet mellom havet og værsystemene over og i nærheten av havet som er påvirket av temperaturendringer forårsaket av bevegelse av havstrømmer.