Kas yra konvekcinis šilumos perdavimas?

Konvekcinis šilumos perdavimas yra šilumos perdavimas konvekcijos būdu, šilumos perdavimas skysčio judėjimu. Konvekcinis šilumos perdavimas gali vykti vienu iš dviejų pagrindinių būdų: per natūralią konvekciją ir per priverstinę konvekciją. Šie du šilumos perdavimo būdai išsiskiria tuo, kad naudojami išoriniai įtaisai šildomam skysčiui judėti arba jų nebuvimas. Bet kuriuo atveju šiluma perduodama skysčiui, pvz., skysčiui, dujoms ar reidui, tekant per kietą masę.

Vienas iš konvekcijos pavyzdžių – puode verdantis vanduo. Kai vanduo šalia šilumos šaltinio tampa šiltesnis, molekulės išsiskleidžia. Dėl to vanduo tampa mažiau tankus ir plūduresnis. Didesnis vanduo pakyla į puodo viršų, o jo vietą užima vėsesnis vanduo. Tada vėsesnis vanduo sušildys šilumos šaltinio, taps mažiau tankus ir pakils į viršų.

Dėl šio proceso susidaro srovė, vadinama konvekcine srove. Vandeniui verdant, tai tampa labiau matoma, kai puode yra kažkas panašaus į makaronus – matysite, kaip makaronai juda aukštyn ir žemyn konvekcine srove. Verdantis vanduo yra natūralios konvekcijos pavyzdys. Šioje sistemoje niekas, išskyrus kintantį vandens tankį, nesukelia konvekcinio šilumos perdavimo. Tiesą sakant, šilumos perdavimas natūralia konvekcija veikia, nes paprastai šildomų skysčių tankis yra mažesnis nei vėsesnių skysčių.

Priešingai nei konvekcinis šilumos perdavimas, kurį sukelia natūrali konvekcija, šilumos perdavimas sukelia priverstinę konvekciją. Priverstinė konvekcija skiriasi nuo natūralios konvekcijos, nes naudojamas išorinis mechanizmas, kuris judina skystį. Šiam konvekcinio šilumos perdavimo būdui veikti nereikia įvairaus skysčių tankio. Kai kurie priverstinės konvekcijos išorinių mechanizmų pavyzdžiai yra siurbliai ir ventiliatoriai. Širdis yra natūralus tokio prietaiso, naudojamo priverstinei konvekcijai, pavyzdys.

Kraujotakos sistema yra vienas iš būdų, kaip žmonės ir kai kurie gyvūnai reguliuoja savo kūno temperatūrą. Širdis iš esmės yra siurblys, o kraujas yra šildomas skystis. Širdis pumpuoja įkaitusį skystį per kraujagysles ir link odos. Tada įvairiomis priemonėmis iš organizmo paimama šiluma. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl daugelis dykumos gyvūnų turi dideles ausis – kraujas gali cirkuliuoti pro ausis, perduodamas šilumą aplinkai įvairiais šilumos perdavimo būdais.