Konvektionsceller bildas när det finns temperaturskillnader inom ett vätska eller plastmaterial. Så här fungerar det:
1. Temperaturskillnader och densitet:
* varm vätska/plast: Varma delar av vätskan eller plasten blir mindre tät på grund av den ökade molekylrörelsen och expansionen. Detta betyder att det varma materialet är lättare än det svalare materialet.
* Kallvätska/plast: Kylare delar av vätskan eller plasten blir tätare Eftersom molekylerna är närmare varandra och upptar mindre utrymme. Detta gör det kalla materialet tyngre än det varma materialet.
2. Flytkraft och cirkulation:
* mindre tät, varmt material stiger På grund av flytkraft, medan tätare, kylmaterial sjunker .
* Detta skapar ett cirkulärt rörelsemönster som kallas en konvektionscell .
* Det varma materialet stiger, svalnar när det rör sig bort från värmekällan, blir tätare och sjunker.
* Sänkande materialet värms upp, blir mindre tätt och stiger igen och fortsätter cykeln.
Temperaturförändringar:
* inom cellen: Temperaturen vid cellens är varmare än temperaturen på toppen av cellen .
* över cellen: Temperaturen minskar med höjd När det varma materialet stiger och svalnar.
Densitetsförändringar:
* inom cellen: Densiteten vid cellens är lägre än densiteten på toppen av cellen .
* över cellen: Densiteten ökar med höjd När det varma materialet stiger och svalnar och blir tätare.
Faktorer som påverkar konvektionscellbildning:
* Temperaturskillnad: Ju större temperaturskillnad, desto starkare konvektionsströmmar.
* Fluid/plastegenskaper: Viskositeten, värmeledningsförmågan och expansionskoefficienten för vätska/plast påverkar alla bildning och styrka hos konvektionsceller.
* geometri: Formen och storleken på behållaren som håller vätskan/plasten kan påverka mönstret för konvektionsceller.
Exempel:
* kokande vatten: Värme från botten av potten skapar konvektionsceller, vilket får vattnet att cirkulera och koka jämnt.
* jordens mantel: Konvektionsceller i jordens manteldrivplatta -tektonik och orsakar vulkanisk aktivitet.
* Plastformning: Konvektionsströmmar under gjutningsprocessen kan leda till ojämn kylning och påverka slutprodukten.
Obs: Den specifika temperaturen och densitetsförändringarna i en konvektionscell varierar beroende på material och förhållanden. Den grundläggande principen för varmt material som stiger och svalt material sjunker emellertid densamma.
