Konvekto

Ĉi tiu figuro montraskalkulosimuladonpri termika konvekcio en laTermantelo.Koloroj pli proksimaj al ruĝo de lavarmaj punktojestas varmaj areoj kaj koloroj pli proksimaj al bluo estas en varmetaj kaj malvarmaj areoj. Varma materio (malpli densa) en la malsupra limo-tavolo sendas kolonojn de varma materio supren, kaj inverse malvarma materio de la supro moviĝas suben.

Konvekto(latineconvectum,perfektparticipo deconvehere= kunigi, alporti) aŭkonvekcio(Vd lasuban lingvan noton) estas unu el tri manieroj privarmotransportodevarmoenergiode unu loko al alia. La aliaj du metodoj estas lavarmokonduktokaj lavarmoradiado.

Enfluaĵoj,konvekto ĉiam estas ligita kun transporto de partikloj, kiuj enhavas varmoenergion. En ne-deformiĝeblajsolidkorpojaŭ envakuosekve ne eblas konvekcio - sed oni povas transporti varmon aŭ malvarmon al solidkorpojn pertrudata konvektode fluaĵo. Konvekcio engasojaŭlikvaĵojpreskaŭ ne estas evitebla. Ankaŭ eroj de solidkorpoj povas partopreni je konvekto enfluaĵoj,vidu ekzemplefluidigadon.

Leĝo de Neŭtono pri malvarmiĝo

La varmotransdona versio de tia leĝo de Neŭtono, kiu postulas konstantan varmotransdonan koeficienton, asertas, ke la proporcio de varmoperdo de iukorpoestas proporcia al la diferenco de temperaturoj inter la korpo kaj ĝia ĉirkaŭaĵo.

La vario de varmotransdono laŭ tiaj cirkonstancoj estas donita sube.

La leĝo de Neŭtono pri malvarmiĝo estas analoga al ladiferenciala ekvaciode laleĝo de Fourieruzata privarmokondukto:

${\frac {dQ}{dt}}=h\cdot A\cdot (T(t)-T_{\text{R}})=h\cdot A\cdot \Delta T(t)\,$

kie

$Q$estas latermika energio(SIunuo:ĵulo).

$h$estas la varmotransdona koeficiento (supozita sendependa de T) (SIunuo: W/(m²K))

$A$estas la varmotransdona areo (SI unuo: m²)

$T$estas la temperaturo de la objektosurfaco (parietasurfaco supozita egala interne kaj ekstrere laŭ tiu aproksimado) (SIunuo:K)

$T_{\mathrm {R} }$estas la temperaturo de la ĉirkaŭaĵo; t.e. la temperaturo for de la surfaco (SIunuo: K)

$\Delta T(t)=T(t)-T_{\mathrm {R} }$estas la tempodependa temperaturagradientointer la ĉirkaŭaĵo kaj la objekto (SIunuo: K).

La varmotransdona koeficientohdependas de la fizikaj proprecoj de lafluaĵokaj de fizikaj kondiĉoj laŭ kiu konvekto okazas. Konsekvence, simpla uzebla varmotransdona koeficiento (iu, kiu malforte varias tra la temperaturdiferencaj gamoj okazante dum malvarmigado kaj varmigado) devas esti deduktita aŭ eksperimente trovita por ĉiu sistemo, kiu povas esti analizita uzante la supozon, ke validas la Neŭtona leĝo.

Grafikaĵo pri malvarmiĝo:eksponenta malkreskode temperaturo al laasimptotaĉirkaŭaĵa temperaturo T_R.

Pli detale, oni povas difini koeficienton$\ Alpha$laŭ la ekvacio:

${\frac {d}{dt}}{\frac {\partial }{\partial A}}Q=\ Alpha \Delta T\.$

De la supradiferencialaformulaĵo, laintegralopovas esti derivita:

La kvanto da varmo donita per la varmofonto ĉe la interfaco dekorpojde$A$areo dum tempo$t$estas proporcia al la temperaturdiferenco de ĉi tiuj korpoj (supozante ke ĝi restas konstanta dum ĉi tiu tempo):

$Q(t)=\ Alpha \cdot t\cdot A\cdot \Delta T\.$

Se la interna termika konduktivo estas multe pli granda ol la varmotransdona koeficiento, tiam preskaŭ unuforma temperaturo estas metita enen (se la tuta surfaco ankaŭ estas la sama) kaj tiam la korpomalvarmiĝa ekvacio povas esti skribata tiele:

${\frac {\partial T(t)}{\partial t}}=k(T_{\mathrm {R} }-T(t))=k\cdot \Delta (t)\.$

Ĉi tie la koeficiento estas$k={\frac {\ Alpha A}{C}}$,kie$C$estas lavarmokapacitode la korpo (konsiderante ke$dQ=CdT$).

De ĉi tiu ekvacio, estas facile vidi, ke la korpotemperaturo (kies la origina temperaturo estis$T_{0}$), en tia situacio,eksponentealproksimiĝos al la temperatura medio$T_{\mathrm {R} }$:

$T(t)=T_{\mathrm {R} }+e^{-kt}(T_{0}-T_{\mathrm {R} })$.

Lingva noto

Laŭ la "Scienca kaj Teknika Terminaro" eldonita deJapana Esperanto-Instituto(Tokio,1956) estas malgranda diferenco inter la du iomete malsamaj vortoj:

konvekcioestas vertikala aermoviĝo, kaj konvektoestas forfluado de varmo de unu korpo al alia.

Bildaro

• 
  Skemo pri cirkulado de fluaĵo super varma fonto.
• 
  Natura konvekto (konvekcio): malvarmigajradiadilojporelektronikaj cirkvitoj.
• 
  Trudata konvekto: malvarmigo demikroprocesorosur radiadilo perventolilo.
• 
  Malvarmiga turodenuklea centralokaj ties altiĝanta vaporiĝita akvo, lahiperboloidaformo de la turo faciligas la konvekcion de laakvovaporo.

Vidu ankaŭ

• Fluidodinamiko
• Leĝoj de Newton pri movo
• Neŭtona leĝo pri universala gravito
• Varmointerŝanĝilo
• Varmotransigilo
• Varmokondukto
• Varmotransdono
• Varmoradiado

Eksteraj ligiloj

• Energy2D: Interactive Heat Transfer Simulations for Everyone(angle)