Šírenie tepla prúdením
Prečo sa pri radiátore hýbe záclona, aj keď sa radiátora nedotýka?
Čo sa naučíš
- Vysvetlím obeh kvapaliny alebo plynu.
- Odliším prúdenie od vedenia.
Experiment
Odhad rýchlosti je odmocnina z g·β·ΔT·h. Je to rádový vztlakový odhad, nie prúdenie v celej nádobe. Keď je dno chladnejšie, model obeh nahor nespustí.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Spustí teplé dno obeh?
Dostať kladnú rýchlosť stúpania.
- Nastav dno 70 °C, vrch 20 °C a výšku 0,2 m.
- Prečítaj odhad rýchlosti.
Odhad rýchlosti je väčší ako 0.
Overenie pochopenia
Záclona nad radiátorom sa hýbe, lebo:
Číslo rýchlosti v simulácii je:
Vysvetlenie
Pri teplom dne je odhad rýchlosti kladný. Častice v kresbe idú hore pri ohriatej strane a dole pri chladnej. Číslo rýchlosti nie je presná mapa prúdenia.
Voda sa pri zohriatí nad 4 °C roztiahne a jej hustota klesne. Redšia voda stúpa, chladnejšia klesá, a tak vzniká obeh. Energia putuje spolu s látkou. To je rozdiel oproti vedeniu, kde látka ostáva na mieste. Radiátor ohrieva vzduch, teplý vzduch stúpa a po izbe roznáša teplo.
Pojmy
- Prúdenie
- Prenos tepla pohybom kvapaliny alebo plynu.
- Vztlak
- Redšia teplá vrstva je tlačená nahor hustejším okolím.
Príklad
V hrnci na sporáku stúpa voda nad plameňom a klesá pri stene. Polievka sa mieša aj bez lyžice.
Čo sa často mýli
- Prúdenie nie je vedenie kovom.
- Modelová rýchlosť nie je nameraná rýchlosť v tvojom hrnci.
Čo model zjednodušuje
β = 0,000207 na kelvin je odhad pre vodu. Okolo 4 °C sa voda správa opačne a model na to upozorní. Kresba častíc nie je výpočet teplotného poľa.
Vzorce
Rýchlosť v simulácii je odhad z vztlaku, nie vzorec, ktorý by si mal používať ako všeobecný zákon prúdenia.