Hva er naturlig konveksjon?

Naturlig konveksjon er en type varmeoverføring der ikke-menneskelige krefter påvirker kjøling og oppvarming av væsker, for eksempel gasser og væsker. Varmeoverføring skaper en syklus som kalles en konveksjonsstrøm der en varm væske erstattes av en kjøligere. Alle væsker og materie er laget av bittesmå byggesteiner som kalles atomer, som grupperer sammen i molekyler. Bevegelsen av disse molekylene er det som får væsker til å stige eller falle.

Naturlig konveksjon hjelper til med å forklare mange av jordens naturlige systemer, for eksempel havstrømmer og de atmosfæriske lagene. Det er i motsetning til tvangskonveksjon, som fungerer etter samme prinsipp, men har en varmekilde opprettet av menneskeskapte enheter, for eksempel luft- eller vannvifter som akselererer varmeoverføringssyklusen. Både tvungne og naturlig konveksjon kan brukes til spesifikke formål, for eksempel varmehus eller en kommunal vannforsyning.

Når de blir vist på av en varmekilde, for eksempel solen eller underjordisk varme, stiger væsker ofte opp. For eksempel når SFN varmer opp overflaten på jorden, luften ved bakken er nesten alltid varmere enn luft høyere opp på himmelen. Varme utvider mellomrommene mellom molekyler, gjør luften lysere og løfter den over overflaten. Når luften stiger opp lenger bort fra den varme bakken, kjøler molekylene seg ned og komprimerer. Denne kjøligere og tyngre luften trekkes deretter ned av tyngdekraften, der den varmes opp igjen og starter syklusen på nytt.

Havstrømmer opprettes også på grunn av naturlig konveksjon, kombinert med endringer i vind og tettheten av saltvann. Kald vind som passerer over vannoverflaten får molekylene til å komprimere og synke ned mot havbunnen. Når vannet beveger seg nærmere ekvator, varmer det opp og stiger igjen. Dette skaper massive havstrømmer som flyter langs kontinentale kyster og påvirker været på de omkringliggende landregionene.

Vanligvis en viktig komponent i Natural Konveksjon er Newtons kjølingslov. Denne vitenskapelige loven sier at hastigheten som et stoff mister varmen er direkte relatert til temperaturen på objektet som virker på det. Med andre ord, jo kaldere objektet er, jo mer varme vil væsken miste. Et eksempel på denne loven i aksjon er effekten av å legge isbiter til en drink - en kube vil bare fjerne en liten del av varmen, men en håndfull vil slappe av drinken mye raskere.