Convectie: verschil tussen versies
kGeen bewerkingssamenvatting |
|||
Regel 18: | Regel 18: | ||
* '''vrije''' convectie, de vloeistof beweegt zonder externe bron, door het dalen van de massadichtheid van het fluïdum (door het stijgen van de temperatuur), bijvoorbeeld een radiator. |
* '''vrije''' convectie, de vloeistof beweegt zonder externe bron, door het dalen van de massadichtheid van het fluïdum (door het stijgen van de temperatuur), bijvoorbeeld een radiator. |
||
Dit fenomeen wordt beschreven door de [[ |
Dit fenomeen wordt beschreven door de [[wet van Newton|wet van Newton]] |
||
<math>\frac{Q}{A}=h \Delta T</math> |
<math>\frac{Q}{A}=h \Delta T</math> |
Versie van 26 nov 2015 11:34
Convectie is een mechanisme voor warmtestroming door verplaatsing van materiaal. Dit kan plaatsvinden doordat een verschil in temperatuur een verschil in dichtheid veroorzaakt, maar ook door een drukverschil. In het laatste geval is er sprake van gedwongen convectie.
Technische toepassingen
Convectie wordt in de techniek bijvoorbeeld gebruikt in de radiator van een centrale verwarming. Bij conventionele kachels treedt ook vooral convectie op om een ruimte te verwarmen. Dit is ook het geval bij radiatoren, ook al lijkt de naam radiator erop te wijzen dat er vooral warmtestraling geleverd wordt. Dit is onjuist: er treden luchtstromingen op die de warmte door de ruimte verspreiden. De luchtstromingen treden op in cellen (zie afbeeldingen). Deze stromingen zijn er ook de oorzaak van dat op sommige plekken op een radiator veel stof neerdaalt. Omdat een dikke laag stof de warmte isoleert, verdient het aanbeveling de radiatoren regelmatig schoon te maken.
Voorbeelden van convectie in de natuur
Grootschalige convectie treedt in de Aarde op in de vaste aardmantel en de vloeibare buitenkern. Convectie in de mantel is de drijvende kracht achter de platentektoniek. De omhooggerichte convectiestroom in de mantel is een zuilsgewijze stijging van materiaal uit de asthenosfeer tot aan de lithosfeer, aangedreven door een warmtegradiënt. Aan het aardoppervlak veroorzaakt zo'n omhooggerichte warmtestroom een hotspot. Er kan als gevolg vulkanisme een verzwakking van de lithosfeer plaatsvinden. Dat laatste kan leiden tot extensietektoniek.
In de atmosfeer komt ook door warmteverschillen gedreven convectie voor. De atmosferische circulatie kan beschreven worden door zogenaamde "circulatiecellen", dit zijn in feite convectiecellen waarin lucht rondstroomt. Zo treedt atmosferische convectie op waar warme, vaak vochtige, lucht in thermiekbellen van de door de zon verwarmde bodem opstijgt. Op andere plaatsen daalt juist koude lucht af. Convectiestromen zijn dus altijd gesloten. De grotendeels gesloten circulatiecellen zorgen voor warmte- en watertransport binnen de atmosfeer.
Natuurkunde
In de natuurkunde is convectie ook de warmteoverdracht tussen een oppervlak en een fluïdum, dit via warmte meegetransporteerd met het bewegende fluïdum. Er zijn twee vormen van convectie:
- gedwongen convectie, met behulp van ventilator of pomp;
- vrije convectie, de vloeistof beweegt zonder externe bron, door het dalen van de massadichtheid van het fluïdum (door het stijgen van de temperatuur), bijvoorbeeld een radiator.
Dit fenomeen wordt beschreven door de wet van Newton
h: warmteoverdrachtscoëfficiënt (in );
A: convectie-oppervlak;
Q: warmtetransport;
: temperatuursverschil;
Enkele cijfers:
- vrije convectie, metaal>lucht: 5-20 W/(m²•K)
- gedwongen convectie, metaal>lucht: 25-250 W/(m²•K)