Уявіть спекотний літній полудень, берег моря. Вода на поверхні тепла, а її нижні шари прохолодні. Від води віє легкий вітерець. А чи знаєте ви, чому виникає той вітерець, адже трохи далі від води дерева навіть не поворухнуться? І чому нагрівся тільки верхній шар води, адже сонце пече вже досить довго? Спробуємо відповісти на ці запитання та низку інших.
Конвекція — це вид теплопередачі, який здійснюється шляхом перенесення теплоти потоками рідини або газу.
Зверніть увагу: конвекція не може відбуватись у твердих тілах, оскільки в них не можуть виникнути потоки речовини.
Природна конвекція має дуже велике значен ня в природі й широко застосовується людино.
З курсу географії вам відомо, що одним із чинників, які впливають на клімат Землі, є вітри. А чи знаєте ви, що однією з основних причин появи вітрів на планеті є конвекція.
Розглянемо, наприклад, як утворюється бриз — вітер, що виникає поблизу берега моря чи великого озера. Удень суходіл прогрівається швидше за воду, тому температура повітря над суходолом вища, ніж над поверхнею води. Повітря над суходолом розширюється, його густина зменшується, і повітря підіймається.
У результаті тиск над суходолом падає і холодне повітря з водойми починає низом переміщуватися до суходолу — виникає денний (морський) бриз.
Через нерівномірне нагрівання води виникають постійні течії в морях і океанах. Океанські течії, як і вітри, відіграють значну роль у формуванні клімату на нашій планеті.
З конвекцією ми маємо справу не тільки в природі, але й у повсякденному житті. Так, унаслідок конвекції здійснюється обігрівання та охолодження помешкань. Завдяки конвекції нагрівається борщ у каструлі.
Створення тяги також є проявом конвекції. Повітря в печі нагрівається і розширюється, його густина зменшується, і тепле повітря прямує вгору, у трубу. У результаті тиск повітря навколо дров і в трубі зменшується й стає меншим за тиск у кімнаті; завдяки цьому збагачене киснем холодне повітря струмує до дров.
Випромінювання — це вид теплопередачі, в ході якого енергія передається за допомогою променів (електромагнітних хвиль).
Електромагнітні хвилі поширюються навіть у вакуумі, тому випромінювання відрізняється від інших видів теплопередачі тим, що енергія може передаватися через простір, у якому відсутня речовина. Наприклад, енергія від Сонця до Землі й інших планет передається тільки завдяки випромінюванню. Однак неправильно вважати, що випромінювання відіграє важливу роль тільки в космосі. Випромінювання — це універсальний вид теплопередачі, воно здійснюється між усіма тілами.
Тіла з темною поверхнею краще поглинають теплове випромінювання, ніж тіла зі світлою або полірованою поверхнею.
Тіла з темною поверхнею не тільки краще поглинають тепло, але й активніше його випромінюють.
Будь-яке тіло водночас і випромінює, і поглинає тепло. Якщо температура тіла більша за температуру тіл навколо, то воно випромінює енергії більше, ніж поглинає. Якщо ж тіло холодніше за навколишні тіла, то енергія, яку воно поглинає, буде більшою, ніж випромінювана. Отже, випромінювання, як і будь-який інший вид теплопередачі, врешті-решт веде до теплової рівноваги.