การพาความร้อนฟรีคืออะไร?

การพาความร้อนอิสระหรือที่เรียกว่าการพาความร้อนตามธรรมชาติเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวหรือก๊าซเคลื่อนที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่เกิดขึ้นภายในแทนที่จะตอบสนองต่อแหล่งที่มาของการเคลื่อนไหวภายนอกเช่นพัดลมหรือกังหันการพาความร้อนตามธรรมชาติสามารถมองเห็นได้อย่างน่าประหลาดใจในธรรมชาติที่มีบทบาทในกระบวนการทางธรรมชาติที่แตกต่างกันจำนวนมากและสามารถเห็นได้ในการตั้งค่าที่ควบคุมมนุษย์ตั้งแต่ห้องครัวไปจนถึงห้องปฏิบัติการเคมีสิ่งนี้แตกต่างจากการพาความร้อนที่ถูกบังคับซึ่งการเคลื่อนไหวถูกบังคับโดยการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์เช่นพัดลมดังที่เห็นในเตาอบพาความร้อน

การพาความร้อนตามธรรมชาติเกิดขึ้นเมื่อของเหลวไม่เสถียรพื้นที่หนึ่งจะอบอุ่นกว่าส่วนที่เหลือสูญเสียความหนาแน่นและมันเริ่มเพิ่มขึ้นสร้างกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเมื่อเพิ่มขึ้นความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังของเหลวเย็นโดยรอบกระแสและ eddies ปรากฏขึ้นในตัวอย่างง่ายๆของการพาความร้อนตามธรรมชาติหากมีน้ำร้อนที่ย้อมสีด้วยสีอาหารลงในชามแก้วใสของน้ำเย็นที่ไม่ย้อยมันจะเป็นไปได้ที่จะติดตามการเคลื่อนไหวของน้ำย้อมจนกระทั่งส่วนผสมคงที่และการเคลื่อนไหวหยุด

นิวตันกฎหมายการระบายความร้อนมีบทบาทสำคัญในการพาความร้อนฟรีจากข้อมูลของนิวตันอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ชาญฉลาดภายในของเหลวสามารถดูได้ตามสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างของเหลวและสภาพแวดล้อมสิ่งนี้มีผลต่อการพาความร้อนอิสระเนื่องจากการเปลี่ยนอุณหภูมิสร้างความไม่แน่นอนซึ่งนำไปสู่การพาความร้อนฟรีตัวอย่างเช่นระบบสภาพอากาศได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการเคลื่อนไหวของอากาศร้อนและเย็นซึ่งได้รับอิทธิพลจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สัมผัสกับน้ำเย็นและอื่น ๆ การไหลเวียนของมหาสมุทรโลกเป็นผลโดยตรงจากการพาความร้อนอิสระเมื่อน้ำเคลื่อนไปทางเสามันจะเย็นลงและหนาแน่นขึ้นจมลงไปด้านล่างในขณะเดียวกันน้ำที่เคลื่อนไปทางเส้นศูนย์สูตรอุ่นขึ้นและเบาลงขึ้นไปบนพื้นผิวสิ่งนี้สร้างกระแสของกระแสที่ซับซ้อนทั่วมหาสมุทรซึ่งสร้างการไหลเวียนอย่างต่อเนื่องทำให้น้ำในมหาสมุทรในการเคลื่อนไหวคงที่ทฤษฎีการพาความร้อนยังอธิบายกระบวนการทางธรรมชาติอื่น ๆ เช่นการเคลื่อนไหวของของเหลวใต้เปลือกโลกโลกการเปลี่ยนแปลงของของเหลวใต้ฝ่าเท้าของเรามีบทบาทในกระบวนการทางธรรมชาติจำนวนมากโดยของเหลวเหล่านี้เคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในโลกกระแสการพาความร้อนสามารถตัดกันซึ่งกันและกันตามที่เห็นในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมหาสมุทรและระบบสภาพอากาศในและใกล้กับมหาสมุทรซึ่งได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำในมหาสมุทร