Vad är konvektion?
Konvektion är i stort sett rörelsen för alla molekyler genom vilket vätsketillstånd som helst, inklusive vätskor och gaser. Det är den primära formen av värme och massöverföring på jorden och finns i många system runt om i världen. Många människor känner till det från att värma upp maten eller sina hus, och det spelar också en viktig roll för att skapa väderförhållandena på planeten.
Det finns två huvudtyper av konvektion: tvingad och naturlig. Tvingad konvektion inträffar när mediet som överför värmen rör sig själv, till exempel när luft skjuts av en fläkt. I detta fall utbetalas värmen av rörelsen i vätskeluften, men det orsakar inte rörelsen. Ibland kommer även tvungen konvektion att kallas värmeadvektion.
Naturlig konvektion inträffar när mediet som överför värmen inspireras till att röra sig från själva värmen. Detta händer både på grund av att mediet expanderar när det värms upp, som för gaser, och även för att flytkraften får den varmare vätskan att stiga. Denna form kallas också ibland fri konvektion. De två typerna, tvingade och naturliga, förekommer ofta samtidigt, där värmen får vätskan att röra sig något, men den rör sig också på grund av någon annan kraft. I detta fall kallas det blandad konvektion.
Tvingad konvektion kan ses på många ställen i världen, både i konstgjorda föremål och i den naturliga världen. En konvektionsugn tvingar till exempel uppvärmd luft att cirkulera genom ugnen med hjälp av en fläkt. Även om luften kan röra sig något på egen hand, möjliggör kraften en jämn utbetalning av värme. Inom människokroppen är cirkulationssystemet ett annat bra exempel på tvingad konvektion. Blod, bland dess många andra användningar, fungerar som både ett värme- och kylmedel för kroppen och tvingas genom cirkulationssystemet.
Naturlig konvektion kan lättast ses genom att placera något ovanför en icke-konditionerad värmekälla, som en radiatorvärmare. När luften direkt ovanför värmaren värms upp stiger den eftersom den är mer flytande än den kalla luften runt den. Om du placerar en bit mjukpapper ovanför värmaren ser du att den bärs uppåt av den naturliga luftrörelsen. På samma sätt kan du i en vätska se samma effekt på jobbet genom att värma upp en vätska som är färgad och placera den i en kallare vätska med en annan färg. Den varma vätskan kommer att stiga upp.
Konvektion spelar en avgörande roll för att skapa havströmmarna och hjälper därmed till att reglera vädermönstren runt om i världen genom ett massivt konvektionssystem. Varmvattenströmmar, uppvärmda av solen, går från ekvatorn mot polerna, och när de reser svalnar de stadigt, vilket hjälper dem att sjunka. Väl där väl stiger de upp och börjar röra sig igen och bildar ett massivt transportband som i vissa fall kan ta upp till 1 600 år för att slutföra sin resa.