PAGPUPULONG: MGA KATANGIAN, HALIMBAWA, APLIKASYON - PISIKAL - 2025

Ang kombeksyon ay isa sa tatlong mekanismo na ang init ay inilipat mula sa isang zone papunta sa isa pang mas pampalamig. Nangyayari ito dahil sa paggalaw ng masa ng isang likido, na maaaring maging isang likido o isang gas. Sa anumang kaso, ang isang materyal na daluyan ay palaging kinakailangan para sa mekanismong ito na maganap.

Ang mas mabilis na paggalaw ng likido na pinag-uusapan, ang mas mabilis na paglipat ng thermal energy sa pagitan ng mga zone ng iba't ibang temperatura. Nangyayari ito ng patuloy na may masa sa hangin sa atmospera: tinitiyak ng pagiging mapangahas na tumataas ang mas mainit at hindi gaanong siksik habang bumababa ang mga mas malamig at mas madidilim.

Larawan 1. Ang isang silid ay pinalamig sa pamamagitan ng pagbubukas ng pintuan, dahil ang mainit na hangin (pulang arrow) at hindi gaanong siksik ay tumataas at makatakas mula dito. Pinagmulan: Wikimedia Commons. Genieclimatique / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Ang isang halimbawa nito ay ang saradong silid sa imahe, na agad na na-refresh sa sandaling mabuksan ang mga pinto o bintana, dahil ang mainit na hangin mula sa loob ay nakatakas kahit sa mga bitak, na nagbibigay daan sa sariwang hangin mula sa labas na nananatiling higit pa pababa.

Mga uri ng kombeksyon

Likas at sapilitang pagpupulong

Larawan 2. Mga halimbawa ng sapilitang pagpupulong at likas na kombeksyon. Pinagmulan: Cengel, Y. Thermodynamics.

Ang pagpupulong ay maaaring natural o sapilitang. Sa unang kaso, ang likido ay gumagalaw nang mag-isa, tulad ng kapag binubuksan ang pinto sa silid, habang sa pangalawa ito ay pinipilit ng isang tagahanga o isang bomba, halimbawa.

Pagkakalat at advection

Maaari ding magkaroon ng dalawang variant: pagsasabog at advection. Sa pagsasabog, ang mga molekula ng likido ay gumagalaw nang higit o hindi gaanong sapalaran at mabagal ang paghahatid ng init.

Sa kabaligtaran, ang advection ay gumagalaw ng isang mahusay na dami ng likido na masa, na maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpilit ng kombeksyon sa isang tagahanga, halimbawa. Ngunit ang bentahe ng advection ay ito ay mas mabilis kaysa sa pagsasabog.

Naku

Ang isang simpleng modelo ng matematika ng convective heat transfer ay batas ng paglamig ni Newton. Isaalang-alang ang isang mainit na ibabaw ng lugar A, na napapalibutan ng palamig na hangin, na ang maliit na pagkakaiba sa temperatura ay maliit.

Tinawagan natin ang init na inilipat Q at oras t. Ang rate kung saan ang init ay inilipat ay dQ / dt o nagmula sa function Q (t) na may paggalang sa oras.

Dahil ang init ay thermal energy, ang mga yunit nito sa International System ay joules (J), samakatuwid ang rate ng paglipat ay dumating sa mga joules / segundo, na kung saan ay mga watts o watts (W).

Ang rate na ito ay direktang proporsyonal sa pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng mainit na bagay at daluyan, na ipinapahiwatig bilang ΔT at din sa ibabaw ng lugar ng isang bagay:

Ang pare-pareho ng proporsyonal ay tinatawag na h, na kung saan ay ang koepisyent ng paglilipat ng init sa pamamagitan ng convection at tinutukoy sa eksperimento. Ang mga yunit nito sa International System (SI) ay W / m ² . K, ngunit karaniwan na mahanap ito sa mga tuntunin ng degree Celsius o sentigrade.

Mahalagang tandaan na ang koepisyent na ito ay hindi isang pag-aari ng likido, dahil nakasalalay ito sa ilang mga variable, tulad ng geometry ng ibabaw, ang bilis ng likido at iba pang mga katangian.

Pinagsasama ang lahat ng nasa itaas, ang batas ng paglamig ng Newton ay tumatagal ng form na ito:

Application ng batas ng Newton ng paglamig

Ang isang tao ay nakatayo sa gitna ng isang silid na 20 ° C, kung saan ang isang bahagyang simoy ng hangin. Ano ang rate ng init na ipinapadala ng tao sa kapaligiran sa pamamagitan ng convection? Ipagpalagay na ang nakalantad na lugar ng ibabaw ay 1.6 m ² at ang temperatura ng ibabaw ng balat ay 29 ºC.

Katotohanan : koepisyent ng paglipat ng init ng convection sa kasong ito ay 6 W / m ² . ºC

Solusyon

Ang tao ay maaaring magpadala ng init sa hangin sa kanilang paligid, dahil ito ay gumagalaw kapag ang hangin ay humihip. Upang mahanap ang transfer rate dQ / dt, i-plug lamang ang mga halaga sa equation ng Newton para sa paglamig:

dQ / dt = 6 W / m ² . ºC x 1.6 m ² x (29 ºC - 20 ° C) = 86.4 W.

Mga halimbawa ng convection

Pag-init ng iyong mga kamay sa isang apoy sa kampo

Karaniwan na magpainit ng iyong mga kamay sa pamamagitan ng pagdadala sa kanila ng malapit sa isang apoy sa kampo o mainit na toast, dahil ang hangin sa paligid ng mapagkukunan ng init ay pumapawi at nagpapalawak, tumataas dahil mas mababa ito siksik. Habang umiikot ito, ang mainit na air sobre na ito at pinapainit ang iyong mga kamay.

Larawan 3. Ang isang paraan upang magpainit ng iyong mga kamay ay sa pamamagitan ng convection kasalukuyang nilikha sa hangin ng apoy. Pinagmulan: Pxfuel.

Ang daloy ng hangin sa baybayin

Sa baybayin, ang dagat ay mas malamig kaysa sa lupa, kaya't ang hangin sa itaas ng lupa ay nag-iinit at tumataas, habang ang mas malamig na hangin ay dumating at umaayos sa puwang na naiwan ng isa pa kapag umaakyat.

Ito ay tinatawag na isang convection cell at ito ang dahilan kung bakit ito ay mas cool kapag tumingin sa dagat at ang simoy ng simoy laban sa iyong mukha sa isang mainit na araw. Sa gabi ang kabaligtaran ay nangyayari, ang cool na simoy ay nagmula sa lupa.

Ang ikot ng tubig

Ang natural na kombeksyon ay nangyayari sa hangin ng mga baybayin ng karagatan, sa pamamagitan ng hydrological cycle, kung saan ang tubig ay pinainit at evaporated salamat sa solar radiation. Ang singaw ng tubig sa gayon nabuo tumataas, cools at condenses sa ulap, ang masa kung saan nadagdagan at tumaas sa pamamagitan ng convection.

Sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng mga patak ng tubig, may darating na oras na ang tubig ay tumulo sa anyo ng ulan, solid o likido, depende sa temperatura.

Pakuluan ang tubig sa isang lalagyan

Kapag ang tubig ay nakalagay sa takure o kasirola, ang mga layer na malapit sa ilalim ay pinainit muna, dahil ang apoy o init mula sa burner ay pinakamalapit. Pagkatapos ay lumalawak ang tubig at bumababa ang density nito, samakatuwid ay tumataas ito at ang mas malamig na tubig ay tumatagal ng lugar sa ilalim ng lalagyan.

Larawan 4. Pag-init ng tubig sa pamamagitan ng convection. Pinagmulan: wikimedia Commons. Gumagamit: Oni Lukos / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/).

Sa ganitong paraan ang lahat ng mga layer ay mabilis na kumakalat at ang buong katawan ng tubig ay kumakain. Ito ay isang magandang halimbawa ng advection.

Henerasyon ng hangin

Ang kombensiyon sa masa ng hangin, kasama ang paggalaw ng mundo, ay gumagawa ng hangin, dahil ang mga malamig na hangin ay gumagalaw at nagpapalibot sa ilalim ng mainit na hangin, na lumilikha ng iba't ibang mga alon na tinatawag na mga convection currents.

Mga alon ng karagatan

Ang tubig ay kumikilos sa isang katulad na paraan kung paano ginagawa ng hangin sa kapaligiran. Ang mga mas mainit na tubig ay halos palaging malapit sa ibabaw, habang ang mas malamig na tubig ay mas malalim.

Epekto ng Dynamo

Nagaganap ito sa tinunaw na core sa loob ng planeta, kung saan pinagsama ito sa paggalaw ng pag-ikot ng Earth, na bumubuo ng mga de-koryenteng alon na nagdaragdag sa magnetic field ng Earth.

Paghahatid ng enerhiya sa loob ng mga bituin

Ang mga bituin tulad ng Araw ay napakalaking spheres ng gas. Ang kombeksyon ay isang mahusay na mekanismo ng transportasyon ng enerhiya doon, dahil ang mga molekulang gas ay may sapat na kalayaan upang lumipat sa pagitan ng mga lugar ng interior ng mga bituin.

Mga aplikasyon ng convection

mga air conditioner

Ang air conditioner ay inilalagay malapit sa kisame ng mga silid, upang ang pinalamig na hangin, na kung saan ay mas mataba, bumababa at mabilis na lumapit sa sahig.

Nagpapalit ng init

Ito ay isang aparato na nagbibigay-daan sa paghahatid ng init mula sa isang likido sa isa pa at ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga air conditioner at mga mekanismo ng paglamig ng sasakyan ng sasakyan, halimbawa.

Mga thermal insulators sa mga gusali

Ginagawa sila sa pamamagitan ng pagsasama ng mga sheet ng insulating material at pagdaragdag ng mga bula ng hangin sa loob.

paglamig tower

Tinawag din ang mga cool tower, nagsisilbi silang itapon ang init na ginawa ng mga halaman ng nuclear power, mga refineries ng langis at iba pang iba't ibang mga pasilidad na pang-industriya sa hangin, sa halip na sa lupa o sa tubig.

Mga Sanggunian

1. Giambattista, A. 2010. Physics. Ika-2. Ed. McGraw Hill.
2. Gómez, E. Pag-conduct, convection at radiation. Nabawi mula sa: eltamiz.com.
3. Natahenao. Mga aplikasyon ng init. Nabawi mula sa: natahenao.wordpress.com.
4. Serway, R. Physics para sa Science at Engineering. Dami 1. ika-7. Ed Cengage Learning.
5. Wikipedia. Pagpupulong. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Ang kombinasyon ng kombinasyon. Nabawi mula sa: fr.wikipedia.org.