Co to jest konwekcja termiczna?

Konwekcja termiczna to proces, w którym ciepło jest przenoszone przez ogrzewany obiekt. Jest to najczęściej widoczne w cieczach i gazach, i można to łatwo wykazać na przykładzie powietrza. Konwekcja termiczna stanowi jeden z głównych sposobów przemieszczania się ciepła, a przewodnictwo i promieniowanie są również powszechnymi sposobami transportu ciepła.

Z naukowego punktu widzenia chłód nie jest wymierny; po prostu jest więcej ciepła lub mniej ciepła. Dlatego konwekcja termiczna to nie tylko ruch gorących obiektów. Chodzi o to, w jaki sposób temperatura jako całość stara się ustabilizować, albo do otoczenia, albo do przedmiotów, które powodują jej nagrzewanie. Z założenia ruch cieplejszych i chłodniejszych gazów i cieczy powoduje ogólne ograniczenie, chociaż nigdy nie uda się osiągnąć idealnej równowagi.

Zasadę konwekcji termicznej można łatwo dostrzec, otwierając drzwi do ogrzewanego piekarnika. Gdy drzwi są otwarte, podmuch gorącego powietrza natychmiast wystrzeliwuje w górę z piekarnika. Gdyby ktoś postawił małą flagę u podstawy piekarnika, flaga falowałaby w kierunku piekarnika, gdy chłodne powietrze napełnia się wraz ze wzrostem gorącego powietrza. Gdy to chłodniejsze powietrze zostanie podgrzane, również wzrośnie.

Unoszące się powietrze wypiera chłodniejsze powietrze nad nim, często zmuszając je do przesunięcia na bok, a ostatecznie do dołu. Powietrze pozostanie na tym niższym poziomie, dopóki nie zostanie podgrzane i zacznie ponownie unosić się. Ten proces przepływu ciepła powtarza się, dopóki źródło ciepła nie zostanie zneutralizowane, a temperatura w całym obszarze będzie stała. Jeśli tak się nie stanie, proces będzie kontynuowany w nieskończoność.

Proces ten jest również widoczny w wodzie i nie zawsze jest pomocny. Na przykład, jeśli powierzchnia jeziora szybko się ochładza, woda pod nim, która jest cieplejsza, wypycha się. Wraz z tym upwellingiem mogą pojawić się martwe materie, takie jak glony, które powoli rozkładały się na dnie jeziora. Gnijąca materia wystawiona na działanie powietrza i światła słonecznego przyspiesza rozkład i może głodzić tlen z jeziora. Zatem w tym przykładzie konwekcja termiczna jest pośrednio odpowiedzialna za wielką szkodę dla żywego ekosystemu.

Pomimo poprzedniego przykładu konwekcja cieplna jest zwykle uważana za zjawisko pomocne. Większość pieców i pieców działa na zasadach związanych z konwekcją termiczną, dzięki czemu życie większości ludzi jest wygodniejsze. Również moderowanie temperatury w ekosystemie jest często bardzo pomocne dla form życia w systemie. Konwekcja termiczna jest także jedną z głównych sił napędowych pogody.