Существует три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен. Слово «конвекция» образовано от греческого слова convectio — доставка. Конвекция - это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.
Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет.
Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.
Теплоообмен конвекцией часто встречается в быту. Например, отопительные батареи-радиаторы располагаются вблизи пола под подоконником. Поэтому нагреваемый ими воздух, поднимаясь вверх, смешивается с холодным воздухом, опускающимся от окна. В результате в комнате устанавливается почти равномерная температура. Этого не происходило бы, если бы батареи располагались у потолка.
С явлением конвекции связана работа отопительной системы дома. Отопительная система жилого дома также работает с конвекции. Горячая вода, поступающая в дом, или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по жилым помещениям, отдавая тепло в радиаторах или конвекторах.
Дано: m = 0,125кг, t = 20 °С
Найти: mдр
Общее количество теплоты, которое нужно передать воде, чтобы нагреть ее до кипения и испарить определяется по формуле:
Q = m*(c*(tк-t)+r),
где с = 4,2 кДж/кг - удельная теплоемкость воды;
r = 2260 кДж/кг;
tк = 100°С - температура кипения воды при атмосферном давлении.
Q = 0,125*(4,2*(100-20)+2260) = 324.5кДж.
Такое же количество теплоты нужно получить при сгорании дров. Считаем, что вся теплота при сгорании передается воде:
Q = mдр*q,
где q = 10000кДж/кг - удельная теплота сгорания дров.
Отсюда необходимая масса дров:
mдр = Q/q = 324.5/10000 = 0.032кг = 32г