对流

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介绍

茶是印度乃至全世界最著名的饮料之一。但你有没有为自己或他人泡过一杯茶？如果没有，那你肯定至少见过。当茶开始沸腾时，你一定观察到茶叶从底部开始上升到茶壶顶部。

科学就是质疑，那么就开始质疑这是怎么回事吧？

这是由于对流造成的。但什么是对流？

对流

对流是流体中通过流体运动进行热量和质量传递的方式。我们也可以说对流是传导加上平流的总和。现在你可能会问什么是传导和平流？所以传导是由于温度梯度引起的热传递方式，而平流是流体的整体运动。现在，由于对流过程引起的流体运动称为对流。

到目前为止，我们已经了解到对流是通过流体运动进行热传递的方式，但如果我说它也由于流体密度差而发生呢？是的，流体的运动也由于密度差而发生。这种现象可以在海风的情况下看到。在这种情况下，靠近热沙的空气被加热，其密度降低，随着密度降低，它开始上升，同时海面上的空气较冷，密度较高。这种较冷的、密度较高的空气将占据低密度热空气的位置。现在，由于这种现象，在海陆之间会形成一股洋流。这也称为对流。

对流分为两种类型：

• 自然对流：在自然对流中，流体的运动是由于温度差引起的密度差造成的。由于浮力，密度较小的流体向上移动，密度较大的流体向下移动。

• 强制对流：在强制对流中，需要外部力，如风扇或泵。

现实生活中的对流

在我们的日常生活中，有很多例子都展示了对流。让我们一一来看。

• 泡茶或咖啡：在茶或咖啡的沸腾过程中，与壶底直接接触的流体比远离壶底的流体先变热。这将产生温度差，从而产生密度差。因此，较热的流体开始向上移动，较冷的流体开始向下移动，形成对流。

• 雷暴：这是一种自然现象，其中由于对流而形成云。在这个过程中，来自海洋表面的暖水蒸发形成饱和水滴，从而形成云。然后这些较小的云团结合形成较大的云团。

• 冰箱：我们在家中看到，冰箱的冷冻部分总是在冰箱的顶部。为什么？原因是来自冷冻室的冷空气密度更大，会向下移动。

  同样，来自底部的热空气会进入冷冻室变冷，循环会使冰箱保持在所需的温度。

• 篝火：我们都必须参加篝火晚会，尤其是在冬天。但你认为篝火的热量会到达我们这里吗？这是由于热空气产生的对流，它从篝火向你移动。

影响对流的因素

对流取决于许多因素，对流也一样。在本教程中，我们将学习所有这些因素。

• 温差：温差对于对流非常重要。它将导致流体密度发生变化，以便较热或较轻的流体开始向上移动，而密度较大的流体开始向下移动。

• 加速度的存在：加速度对于自然对流至关重要。高密度流体的向下运动只有在存在重力加速度的情况下才有可能。在没有重力加速度的情况下，离心加速度或科里奥利加速度将引起自然对流。

• 物体的几何形状 对流取决于物体的几何形状。

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图 - 1

从图 - 1 可以看出，不同形状物体的对流性质不同。

地球上的对流

在地球上，无论是空气、海洋还是地球内部的熔融金属，所有物质都通过对流现象循环。

• 空气中的对流：众所周知，地球最热的部分靠近赤道，最冷的部分靠近两极。因此，较轻的热空气将上升，而密度较大的冷空气将下降。冷空气将向赤道移动以填充热空气产生的真空，而热空气将向两极流动。这种对流是一个连续的过程，有助于维持地球的温度。

• 地球表面内部的对流：地球内部的熔岩或矿物通过从地核获得热量而位于地幔的底部。因此，这些熔岩的密度降低，它们将上升，而位于地幔顶部的岩石比它冷，因此它们开始向下移动。这种对流过程持续进行，一些地质学家认为这是火山、地震等的主要原因之一。

• 海洋中的对流：在海洋中，来自极地地区较冷的海水和靠近海湾较热的海水通过对流交换水。这将有助于维持全球海洋的温度。

在本教程中，我们学习了对流的所有基础知识。现在是时候看看一些常见问题了。

常见问题

Q1. 对流是什么意思？

答 - 这是一种热量和质量传递方式，它是由流体的密度差异引起的，而密度差异是由温度差异引起的。

Q2. 你对传导的理解是什么？

答 - 传导是通过温度梯度进行热传递的方式。

Q3. 对流的两种类型是什么？

答 - 对流分为两种类型：

• 自然对流 - 在这种情况下，流体的运动是由于温度差引起的密度差异造成的。

• 强制对流 - 在强制对流中，需要外部来源来推动流体的运动。

Q4. 为什么冰箱的冷冻室放在冰箱顶部？

答 - 冷冻室是冰箱最冷的区域，因此冷冻室内的空气非常冷且密度大。因此它开始向下移动并吸收冰箱其余部分的热量。此外，来自其余部分的暖空气将移动到冷冻室并释放热量。这就是为什么冷冻室放在顶部的原因。

Q5. 命名三个影响对流的因素。

答 - 这三个因素是：

• 流体的温差

• 加速度的存在

• 物体的几何形状