Хэрэв та гараа асаалттай цахилгаан чийдэн рүү ойртуулбал эсвэл халуун зуухан дээр алгаа тавивал дулаан агаарын урсгалын хөдөлгөөн мэдрэгдэнэ. Ил дөл дээр цаасан хуудас хэлбэлзэх үед ижил нөлөө ажиглагдаж болно. Энэ хоёр нөлөөг конвекцоор тайлбарладаг.
Энэ юу вэ?
Конвекцийн үзэгдэл нь халуун масстай шүргэлцсэн хүйтэн бодис тэлэхэд суурилдаг. Ийм нөхцөлд халсан бодис нь нягтралаа алдаж, эргэн тойрон дахь хүйтэн орон зайтай харьцуулахад хөнгөн болдог. Хамгийн зөв нь, энэ үзэгдлийн шинж чанар нь ус халах үед дулааны урсгалын хөдөлгөөнтэй тохирч байна.
Халаалтын нөлөөгөөр молекулуудын эсрэг чиглэлд шилжих хөдөлгөөн нь конвекцын үндсэн дээр тогтдог. Цацрагийн болон дулаан дамжуулалт нь ижил төстэй үйл явц боловч үндсэндээ хатуу биет дэх дулааны энергийг дамжуулахтай холбоотой.
Конвекцийн тод жишээ - халаалттай өрөөний голд дулаан агаарын хөдөлгөөнцахилгаан хэрэгсэл, халсан урсгал нь таазны доор хөдөлж, хүйтэн агаар нь шалны гадаргуу дээр буудаг. Ийм учраас халаалт асаалттай үед өрөөний дээд талын агаар доод талынхаас илт дулаан байдаг.
Архимедийн хууль ба физик биеийн дулааны тэлэлт
Байгалийн конвекц гэж юу болохыг ойлгохын тулд Архимедийн хуулийн жишээ болон дулааны цацрагийн нөлөөн дор биетүүдийн тэлэлтийн үзэгдлийн жишээг ашиглан үйл явцыг авч үзэхэд хангалттай. Тиймээс, хуулийн дагуу температурын өсөлт нь шингэний хэмжээг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Савны доороос халаасан шингэн нь илүү өндөр болж, өндөр нягтралтай чийг нь багасдаг. Дээрээс халаах тохиолдолд нягтрал багатай шингэн нь байрандаа үлдэх бөгөөд энэ тохиолдолд үзэгдэл гарахгүй.
Үзэл баримтлал үүссэн нь
"Конвекц" гэсэн нэр томъёог анх 1834 онд Английн эрдэмтэн Уильям Проут санал болгосон. Үүнийг халсан, хөдөлж буй шингэн дэх дулааны массын хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашигласан.
Конвекцийн үзэгдлийн анхны онолын судалгаа зөвхөн 1916 онд эхэлсэн. Туршилтын явцад доороос халсан шингэн дэх тархалтаас конвекц руу шилжих нь тодорхой чухал температурт хүрэх үед тохиолддог болохыг тогтоожээ. Дараа нь энэ утгыг "Roel number" гэж тодорхойлсон. Үүнийг судалсан судлаачийн нэрээр ингэж нэрлэсэн. Туршилтын үр дүнд Архимедийн хүчний нөлөөгөөр дулааны урсгалын хөдөлгөөнийг тайлбарлах боломжтой болсон.
Конвекцийн төрөл
Бидний тодорхойлсон үзэгдлийн хэд хэдэн төрөл байдаг - байгалийн ба албадан конвекц. Өрөөний дундах халуун, хүйтэн агаарын урсгалын хөдөлгөөний жишээ нь байгалийн конвекцийн үйл явцыг тодорхойлох хамгийн сайн арга юм. Албадангийн хувьд шингэнийг халбага, шахуурга эсвэл хутгагчаар холих үед ажиглагдаж болно.
Хатуу бодисыг халаахад конвекц үүсэх боломжгүй. Энэ нь тэдгээрийн хатуу хэсгүүдийн чичиргээний үед нэлээд хүчтэй харилцан таталцлаас үүдэлтэй юм. Хатуу бүтэцтэй биеийг халаасны үр дүнд конвекц, цацраг туяа үүсэхгүй. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь ийм биед эдгээр үзэгдлийг орлуулж, дулааны энергийг дамжуулахад хувь нэмэр оруулдаг.
Хялгасан судасны конвекц нь тусдаа төрөл юм. Хоолойгоор дамжуулан шингэний хөдөлгөөний явцад температур өөрчлөгдөх үед процесс үүсдэг. Байгалийн нөхцөлд ийм конвекцийн ач холбогдол нь байгалийн ба албадан конвекцийн хамт туйлын ач холбогдолгүй юм. Гэсэн хэдий ч сансрын технологид капилляр конвекц, цацраг туяа, материалын дулаан дамжуулалт зэрэг нь маш чухал хүчин зүйл болдог. Жингүй нөхцөлд хамгийн сул конвектив хөдөлгөөн ч зарим техникийн даалгаврыг хэрэгжүүлэхэд хүндрэл учруулдаг.
Дэлхийн царцдасын давхарга дахь конвекц
Конвекцийн процессууд нь дэлхийн царцдасын зузаан дахь байгалийн хийн бодис үүсэхтэй салшгүй холбоотой. Бөмбөрцгийг хэд хэдэн төвлөрсөн давхаргаас бүрдсэн бөмбөрцөг гэж үзэж болно. Хамгийн голд нь төмөр агуулсан өндөр нягтралтай шингэн масс болох асар том халуун цөм байдаг.никель, түүнчлэн бусад металлууд.
Дэлхийн цөмийг тойрсон давхарга нь литосфер ба хагас шингэн манти юм. Бөмбөрцгийн дээд давхарга нь шууд дэлхийн царцдас юм. Литосфер нь шингэн мантийн гадаргуугийн дагуу чөлөөтэй хөдөлж буй бие даасан ялтсуудаас үүсдэг. Өөр өөр найрлага, нягтралаараа ялгаатай манти ба чулуулгийн янз бүрийн хэсгүүдийн жигд бус халалтын явцад конвектив урсгал үүсдэг. Ийм урсгалын нөлөөн дор далайн ёроолын байгалийн өөрчлөлт, даацын тивүүдийн хөдөлгөөн үүсдэг.
Конвекц ба дулаан дамжуулалтын ялгаа
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг физик биетүүдийн атом ба молекулын нэгдлүүдийн хөдөлгөөнөөр дулаан дамжуулах чадварыг ойлгох хэрэгтэй. Металл нь маш сайн дулаан дамжуулагч бөгөөд тэдгээрийн молекулууд хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Харин эсрэгээр, хий болон дэгдэмхий бодисууд нь дулаан дамжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Конвекц хэрхэн явагддаг вэ? Үйл явцын физик нь бодисын молекулын массын чөлөөт хөдөлгөөнөөс болж дулаан дамжуулахад суурилдаг. Хариуд нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь зөвхөн бие махбодийг бүрдүүлэгч хэсгүүдийн хоорондох энергийн дамжуулалтаас бүрддэг. Гэсэн хэдий ч хоёр үйл явц нь бодисын бөөмсгүйгээр боломжгүй юм.
Үзэгдэлийн жишээ
Конвекцийн хамгийн энгийн бөгөөд ойлгомжтой жишээ бол энгийн хөргөгчний процесс юм. Цусны эргэлтхөргөлтийн камерын хоолойгоор хөргөсөн фреон хий нь агаарын дээд давхаргын температур буурахад хүргэдэг. Үүний дагуу дулаан урсацаар солигдож, хүйтэн нь доошоо шингэж, улмаар бүтээгдэхүүнийг хөргөнө.
Хөргөгчний арын самбар дээр байрлах сараалж нь хийн шахалтын үед нэгжийн компрессорт үүссэн дулаан агаарыг зайлуулах элементийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Сүлжээний хөргөлт нь мөн конвектив механизм дээр суурилдаг. Энэ шалтгааны улмаас хөргөгчний ард зай завсарлахыг зөвлөдөггүй. Эцсийн эцэст, зөвхөн энэ тохиолдолд хөргөлт нь хүндрэлгүйгээр явагдана.
Салхины хөдөлгөөн гэх мэт байгалийн үзэгдлийг ажигласнаар конвекцийн бусад жишээг харж болно. Хуурай тивд дулаарч, хатуу ширүүн газар хөрж, агаарын урсгалууд бие биенээ нүүлгэж, хөдөлж, чийг, энергийг хөдөлгөж эхэлдэг.
Диссэн шувууд болон планерууд конвекцтэй холбоотой. Дэлхийн гадаргуугийн ойролцоо жигд бус халаалттай бага нягт, дулаан агаарын масс нь өгсөх урсгал үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь хөөрөх үйл явцад хувь нэмэр оруулдаг. Хүч чадал, энерги зарцуулалгүйгээр хамгийн их зайг даван туулахын тулд шувууд ийм урсгалыг олох чадвартай байх шаардлагатай.
Конвекцийн сайн жишээ бол яндан болон галт уулын тогоонд утаа үүсэх явдал юм. Утааны дээш чиглэсэн хөдөлгөөн нь хүрээлэн буй орчинтой харьцуулахад өндөр температур, бага нягтралтай байдаг. Утаа хөргөхөд аажмаар агаар мандлын доод давхаргад суурьшдаг. Яг энэ шалтгааны улмаасАгаар мандалд хортой бодис ялгаруулдаг үйлдвэрийн хоолойнуудыг аль болох өндөрт хийдэг.
Байгаль болон технологийн конвекцийн хамгийн түгээмэл жишээнүүд
Байгаль, өдөр тутмын амьдрал, технологид ажиглагдаж болох хамгийн энгийн, ойлгоход хялбар жишээнүүдийн дотроос бид онцлох ёстой:
- Ахуйн халаалтын батерейг ажиллуулах үеийн агаарын урсгал;
- үүл үүсэх ба хөдөлгөөн;
- салхи, муссон, сэвшээ салхины хөдөлгөөний үйл явц;
- тектоник дэлхийн ялтсуудын шилжилт;
- чөлөөт хий үүсэхэд хүргэдэг процессууд.
Хоол хийх
Орчин үеийн гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, ялангуяа зууханд конвекцийн үзэгдэл улам бүр нэмэгдэж байна. Конвекц бүхий хийн шүүгээ нь өөр өөр температурт өөр өөр түвшинд өөр өөр хоол хийх боломжийг олгодог. Энэ нь амт болон үнэр холилдохыг бүрмөсөн арилгана.
Уламжлалт зуух нь агаарыг халаахдаа нэг шатаагчаар ажилладаг тул дулаан жигд бус хуваарилагддаг. Мэргэшсэн сэнсний тусламжтайгаар халуун агаарын урсгалыг зорилготойгоор хөдөлгөсний улмаас конвекцийн зууханд байгаа аяга таваг нь илүү шүүслэг, илүү сайн шатдаг. Ийм төхөөрөмжүүд илүү хурдан халдаг тул хоол хийхэд шаардагдах хугацааг багасгадаг.
Мэдээж жилд хэдхэн удаа зууханд хоол хийдэг гэрийн эзэгтэй нарт гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлконвекцийн функцийг зайлшгүй шаардлагатай техник гэж нэрлэж болохгүй. Гэсэн хэдий ч хоолны туршилтгүйгээр амьдрах боломжгүй хүмүүсийн хувьд ийм төхөөрөмж нь гал тогооны өрөөнд зайлшгүй шаардлагатай болно.
Танилцуулсан материал танд хэрэг болсон гэж найдаж байна. Амжилт хүсье!
