対流は熱伝達の一種です。したがって、対流とは何かを理解する前に？最初に熱伝達とは何かを理解することが不可欠になります?熱伝達は、温度差によるある物体から別の物体への熱の移動として定義されます。さまざまなプロセスが、1 つの物体からの熱の輸送を実行します。熱伝達のすべての現象において、運動量、質量、およびエネルギーは、システムから得られるか、または失われます。
この記事では、さまざまな熱伝達現象について簡単に説明します。熱伝達のさまざまな方法を説明するだけでなく、2 種類の対流についても説明します。
対流
対流とは？対流は、物質の動きが熱を伝達する熱伝達のタイプとして定義されます。対流は、流体内でのみ発生する熱伝達プロセスです。
対流には主に 2 つのタイプがあります
- 自然対流
自然対流では重力が重要な役割を果たします。流体を加熱すると、流体内の高温領域が膨張します。したがって、その密度は減少します。流体の密度の減少は、流体を浮力にします。したがって、高温の流体が上昇し始め、低温の流体に置き換わります。高温の流体が低温の流体に置き換わると、交換された低温の流体が加熱され、他の低温の流体層が置き換えられます。この層の加熱と層の交換のプロセスは続きます。対流の間、流体の大量輸送が行われます。
- 強制対流
強制対流の場合、冷却または加熱材料は、何らかの外部ソースの助けを借りてシステムに送り込まれます。強制対流の一般的な用途には、家庭用暖房システム、人間の血液循環システム、車の空調システムなどがあります。人間の心臓は、人体に血液を送り込む外部ソースとして機能します。人間の生活の場合、対流の重要性は非常に重要です。対流がなければ、人間は生きていけないからです。
自然対流による潮風の発生
対流とは？海に近い陸地での海風の発達における自然対流の適用を知る前に、答えなければならない重要な質問です。
自然対流は、降雨量と夏のバランスを取る上で重要な役割を果たします。日中、陸地は水域に比べて急速に熱くなります。この現象は主に、水がより大きな比熱を持ち、水の上に存在する気流が熱を水域全体に広げるために発生します。したがって、水域を不均一に加熱します。
しかし、陸地の場合、伝導により表面が加熱されるため、陸地の上に存在する空気は急速に加熱されて膨張します。土地の上の空気を加熱すると、その密度が低下します。したがって、軽い空気は上昇します。熱気の上昇によってできた空間は冷気で満たされ、水域に隣接する海風が発達します。
しかし、夜間になると、水温が上昇する一方で陸地は急速に冷え込み、その結果、サイクルが逆になります。
対流による貿易風の発達
自然対流が重要な部分を指摘するもう 1 つの現象は、北東から赤道への貿易風の発達です。
貿易風の発生の背後にある理由は、地球の赤道地域と極地域の不均等な加熱によるものです。観測すると、赤道に近い地域の空気は、地球の極に近い空気に比べて熱くなっています。熱伝達により、赤道域と両極の間に対流が発生します。したがって、赤道からの熱気が両極に移動します。対照的に、冷たい空気は下降し、赤道に向かって流線型になります。しかし、地球は常に自転しているため、赤道付近の空気の速度は時速約 1600 km ですが、極では速度はゼロです。したがって、空気は極に直進する代わりに、北緯 30 度を移動して赤道に戻ります。これらの風は貿易風と呼ばれます。
伝導
伝導とは、温度差により、体の隣接する部分に熱が移動することです。例:– 片端を炎の上に置いて加熱する金属棒を考えてみましょう。やがて棒の先も素手で持てなくなるほど熱くなります。金属棒の場合、熱伝達は加熱された端から冷却された端に向かって発生します。ロッドの加熱は、伝導のプロセスに関する知識を得るための最良の例の 1 つです。
放射線
伝導と対流のどちらも、熱を運ぶための媒体として何らかの材料を必要とします。しかし、観測すると、地球は太陽の熱を素早く受け取ります。これは主に、放射と呼ばれる 3 番目のタイプの熱伝達によるものです。放射は熱を身体に伝達するためにいかなる種類の媒体も必要としないため、放射される熱は放射エネルギーと呼ばれます。
結論
熱とは、温度差によって身体と周囲との間を流れるエネルギーの一種です。したがって、ある物体から別の物体に移動する熱のプロセスは、熱伝達と呼ばれます。しかし、熱伝達を深く理解するには、伝導とは何かを知る必要があります。対流とは？そして放射線とは？また、海風や貿易風の概念を理解するためには、対流とその種類についての深い知識が必要です。したがって、熱伝達の現象に関する包括的な知識を得るには、熱伝達のさまざまなモードを知ることが不可欠です。
