對流

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介紹

茶是印度乃至全世界最著名的飲料之一。但你有沒有為自己或他人泡過一杯茶？如果沒有，那你肯定至少見過。當茶開始沸騰時，你一定觀察到茶葉從底部開始上升到茶壺頂部。

科學就是質疑，那麼就開始質疑這是怎麼回事吧？

這是由於對流造成的。但什麼是對流？

對流

對流是流體中透過流體運動進行熱量和質量傳遞的方式。我們也可以說對流是傳導加上平流的總和。現在你可能會問什麼是傳導和平流？所以傳導是由於溫度梯度引起的熱傳遞方式，而平流是流體的整體運動。現在，由於對流過程引起的流體運動稱為對流。

到目前為止，我們已經瞭解到對流是透過流體運動進行熱傳遞的方式，但如果我說它也由於流體密度差而發生呢？是的，流體的運動也由於密度差而發生。這種現象可以在海風的情況下看到。在這種情況下，靠近熱沙的空氣被加熱，其密度降低，隨著密度降低，它開始上升，同時海面上的空氣較冷，密度較高。這種較冷的、密度較高的空氣將佔據低密度熱空氣的位置。現在，由於這種現象，在海陸之間會形成一股洋流。這也稱為對流。

對流分為兩種型別：

• 自然對流：在自然對流中，流體的運動是由於溫度差引起的密度差造成的。由於浮力，密度較小的流體向上移動，密度較大的流體向下移動。

• 強制對流：在強制對流中，需要外部力，如風扇或泵。

現實生活中的對流

在我們的日常生活中，有很多例子都展示了對流。讓我們一一來看。

• 泡茶或咖啡：在茶或咖啡的沸騰過程中，與壺底直接接觸的流體比遠離壺底的流體先變熱。這將產生溫度差，從而產生密度差。因此，較熱的流體開始向上移動，較冷的流體開始向下移動，形成對流。

• 雷暴：這是一種自然現象，其中由於對流而形成雲。在這個過程中，來自海洋表面的暖水蒸發形成飽和水滴，從而形成雲。然後這些較小的雲團結合形成較大的雲團。

• 冰箱：我們在家中看到，冰箱的冷凍部分總是在冰箱的頂部。為什麼？原因是來自冷凍室的冷空氣密度更大，會向下移動。

  同樣，來自底部的熱空氣會進入冷凍室變冷，迴圈會使冰箱保持在所需的溫度。

• 篝火：我們都必須參加篝火晚會，尤其是在冬天。但你認為篝火的熱量會到達我們這裡嗎？這是由於熱空氣產生的對流，它從篝火向你移動。

影響對流的因素

對流取決於許多因素，對流也一樣。在本教程中，我們將學習所有這些因素。

• 溫差：溫差對於對流非常重要。它將導致流體密度發生變化，以便較熱或較輕的流體開始向上移動，而密度較大的流體開始向下移動。

• 加速度的存在：加速度對於自然對流至關重要。高密度流體的向下運動只有在存在重力加速度的情況下才有可能。在沒有重力加速度的情況下，離心加速度或科里奧利加速度將引起自然對流。

• 物體的幾何形狀 對流取決於物體的幾何形狀。

圖片即將推出

圖 - 1

從圖 - 1 可以看出，不同形狀物體的對流性質不同。

地球上的對流

在地球上，無論是空氣、海洋還是地球內部的熔融金屬，所有物質都透過對流現象迴圈。

• 空氣中的對流：眾所周知，地球最熱的部分靠近赤道，最冷的部分靠近兩極。因此，較輕的熱空氣將上升，而密度較大的冷空氣將下降。冷空氣將向赤道移動以填充熱空氣產生的真空，而熱空氣將向兩極流動。這種對流是一個連續的過程，有助於維持地球的溫度。

• 地球表面內部的對流：地球內部的熔岩或礦物透過從地核獲得熱量而位於地幔的底部。因此，這些熔岩的密度降低，它們將上升，而位於地幔頂部的岩石比它冷，因此它們開始向下移動。這種對流過程持續進行，一些地質學家認為這是火山、地震等的主要原因之一。

• 海洋中的對流：在海洋中，來自極地地區較冷的海水和靠近海灣較熱的海水透過對流交換水。這將有助於維持全球海洋的溫度。

在本教程中，我們學習了對流的所有基礎知識。現在是時候看看一些常見問題了。

常見問題

Q1. 對流是什麼意思？

答 - 這是一種熱量和質量傳遞方式，它是由流體的密度差異引起的，而密度差異是由溫度差異引起的。

Q2. 你對傳導的理解是什麼？

答 - 傳導是透過溫度梯度進行熱傳遞的方式。

Q3. 對流的兩種型別是什麼？

答 - 對流分為兩種型別：

• 自然對流 - 在這種情況下，流體的運動是由於溫度差引起的密度差異造成的。

• 強制對流 - 在強制對流中，需要外部來源來推動流體的運動。

Q4. 為什麼冰箱的冷凍室放在冰箱頂部？

答 - 冷凍室是冰箱最冷的區域，因此冷凍室內的空氣非常冷且密度大。因此它開始向下移動並吸收冰箱其餘部分的熱量。此外，來自其餘部分的暖空氣將移動到冷凍室並釋放熱量。這就是為什麼冷凍室放在頂部的原因。

Q5. 命名三個影響對流的因素。

答 - 這三個因素是：

• 流體的溫差

• 加速度的存在

• 物體的幾何形狀