Đối lưu là gì? Các hiện tượng đối lưu thường gặp trong đời sống

Chu Văn An

Hiện tượng đối lưu có ý nghĩa rất lớn đối với nhiều ứng dụng khác nhau. Vậy đối lưu là gì? Trong những điều kiện nào sự đối lưu sẽ xảy ra? Nếu bạn đang thắc mắc về hiện tượng này thì hãy cùng Vietchem tìm hiểu nhé. Các chuyên gia của Vietchem sẽ giúp bạn hiểu rõ những điều thú vị về hiện tượng đối lưu.

1. Đối lưu là gì?

1.1. Ý tưởng

Ảnh 1: Đối lưu là quá trình các nhóm phân tử bên trong chất lỏng chuyển động do sự thay đổi nhiệt độ

Trong tiếng Anh, đối lưu là Convection. Đây là một khái niệm đặc biệt, đề cập đến sự chuyển động của các nhóm phân tử bên trong chất lỏng. Có thể ở dạng lỏng, lưu biến hoặc khí. Điều này sẽ xảy ra khi có nhiệt độ khác nhau ở các phần của chất lỏng.

1.2. Giải thích chi tiết đối lưu là gì

Lúc này chất lỏng sẽ thực hiện quá trình truyền nhiệt thông qua tính lưu động vĩ mô của các bộ phận bên trong chất lỏng. Trong chất lỏng hoặc chất khí, phần nóng di chuyển lên trên khi nó nở ra và trở nên nhẹ hơn. Ngược lại, những phần khá lạnh sẽ xuống thấp.

Mọi thứ sẽ tuần hoàn, trộn lẫn phần nóng và phần lạnh vào nhau. Cuối cùng, làm cho nhiệt độ đồng đều. Do độ dẫn nhiệt của chất lỏng nhỏ nên đối lưu được coi là phương pháp truyền nhiệt chính của chất lỏng.

2. Phân loại đối lưu

Đối lưu được các nhà khoa học chia làm hai loại như sau:

2.1. Đối lưu tự nhiên

Ảnh 2: Khi chúng ta đun sôi nước sẽ xảy ra hiện tượng đối lưu tự nhiên

Hiện tượng này xuất hiện do chênh lệch nồng độ hoặc chênh lệch nhiệt độ làm xuất hiện sự biến đổi mật độ. Độ dốc nhiệt độ bên trong của chất lỏng sẽ dẫn đến độ dốc mật độ thay đổi.

Nếu chất lỏng có mật độ thấp hơn ở phía dưới, chất lỏng có mật độ cao hơn ở phía trên, trọng lực sẽ khiến chất lỏng có mật độ cao hơn di chuyển xuống và ngược lại. Đây là sự hình thành đối lưu tự nhiên.

2.2. Đối lưu cưỡng bức

Hiện tượng đối lưu cưỡng bức được hình thành do tác động của ngoại lực lên chất lỏng. Vận tốc của chất lỏng và chất khí càng lớn thì sự truyền nhiệt đối lưu càng nhanh. Dựa vào tác động từ bên ngoài, các chất lỏng tuần hoàn liên tục, từ đó truyền nhiệt cho nhau tạo nên sự đối lưu cưỡng bức. Ví dụ dễ hiểu nhất là khi chúng ta khuấy đều để trộn các phần chất lỏng lại với nhau.

Ảnh 3: Khuấy trộn sẽ tạo ra hiện tượng đối lưu cưỡng bức

3. Hiện tượng đối lưu dễ dàng nhận thấy trong cuộc sống

Dưới đây hãy cùng Vietchem tìm hiểu về các hiện tượng đối lưu thường gặp.

3.1. Bức xạ nhiệt

Bức xạ nhiệt là hiện tượng phát ra sóng điện từ từ mọi vật thể có nhiệt độ cao hơn 0 độ tuyệt đối trong tự nhiên. Bức xạ đại diện cho quá trình năng lượng nhiệt được chuyển đổi thành năng lượng điện từ. Đây là một trong ba hình thức truyền nhiệt cơ bản, phổ biến và có ý nghĩa trong cuộc sống.

Một số ví dụ về bức xạ nhiệt là:

• Bức xạ mặt trời
• Sự lan truyền sóng điện từ của vi sóng
• Năng lượng ánh sáng được phát ra từ bóng đèn sợi đốt
• Phát xạ tia gamma

3.2. Đối lưu không khí – Air đối lưu

Đây là sự chuyển động của không khí trong khí quyển (hoặc môi trường khí) do sự khác biệt về mật độ và nhiệt độ của khí. Sự khác biệt về nhiệt độ dẫn đến thay đổi mật độ. Và các phần không khí nóng và lạnh sẽ di chuyển và trộn lẫn với nhau.

Ảnh 4: Đối lưu không khí trong tự nhiên

Quá trình này tạo ra chuyển động dòng chảy tự nhiên của không khí, được gọi là đối lưu. Nó diễn ra cả trong khí quyển cũng như trong các môi trường khí khác.

Ngoài 2 hiện tượng phổ biến nêu trên, trong thực tế còn có những hiện tượng đối lưu khác. Hãy cùng tìm hiểu.

3.3. Không khí nhiệt đới

Ảnh 5: Hình ảnh mô tả độ cao của tầng đối lưu so với khí quyển

Lớp khí này nằm ở tầng thấp nhất của khí quyển và chiếm khoảng 75% khối lượng khí quyển và ít nhất 90% khối lượng hơi nước. Ranh giới dưới của lớp khí này nối với bề mặt trái đất. Trong khi đó, độ cao của nó thay đổi tùy theo thời tiết, mùa và vĩ độ địa lý.

• Độ cao trung bình của tầng đối lưu ở vĩ độ thấp từ 17 – 18 km.
• Đối với vùng vĩ độ trung bình, độ cao trung bình của tầng đối lưu từ 10 – 12 km.
• Ở vùng cực, độ cao của tầng đối lưu là từ 8 đến 9 km.

Vào mùa hè, độ cao của tầng đối lưu sẽ cao hơn vào mùa đông.

3.4. Lớp phủ đối lưu

Hiện tượng này còn được gọi bằng tên khác là đối lưu ngang. Đây là chuyển động nhẹ nhàng, nhàn nhã của lớp dung nham bên ngoài trái đất. Tình trạng này là do sự đối lưu, nhiệt lượng bên trong trái đất sẽ được truyền ra bề mặt bên ngoài trái đất. Đây là một trong ba loại lực dẫn đến sự hình thành các mảng kiến ​​tạo, di chuyển xung quanh bên ngoài trái đất.

4. Ứng dụng đối lưu

4.1. Quạt đối lưu không khí

Không gian sống khép kín, khó thoát ra ngoài là nguyên nhân gây ô nhiễm không khí. Môi trường này tạo điều kiện cho nấm mốc và vi sinh vật gây hại phát triển nhanh chóng. Điều này có thể tiềm ẩn nhiều nguy cơ mắc các bệnh nguy hiểm.

Áp dụng nguyên lý đối lưu, quạt đối lưu có thể giúp giảm ô nhiễm không khí trong nhà một cách hiệu quả. Khi hoạt động, quạt giúp thông gió, loại bỏ bụi bẩn, nấm mốc từ đó cải thiện chất lượng không khí bên trong phòng.

4.2. Sấy đối lưu là gì?

Công nghệ sấy đối lưu nóng được ứng dụng phổ biến trong sấy thực phẩm, sấy dược liệu và nhiều ứng dụng khác. Phương pháp này đưa vật liệu cần sấy tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cao từ không khí nóng hoặc khói lò nung.

Một tính năng đặc trưng của công nghệ này là tạo ra luồng không khí tuần hoàn trong buồng sấy. Luồng khí này tác động lên vật liệu, giúp hơi nước bay hơi ra ngoài, làm khô vật liệu hoàn toàn. Sấy đối lưu có ưu điểm là làm khô nhanh, giữ cho sản phẩm ít bị biến dạng, ít biến dạng, không bị mất màu sắc, hương vị.

Cấu tạo đơn giản và nguyên lý hoạt động thông minh cũng là lý do khiến máy sấy đối lưu được ưa chuộng.

4.3. Lò nướng đối lưu là gì?

Đối với các lò nướng truyền thống, nhiệt độ thường được tỏa ra từ các nguồn nhiệt dẫn đến thực phẩm chín không đều do nhiệt độ phân bố không đều trên bề mặt thực phẩm. Để giải quyết vấn đề này, lò được trang bị quạt đối lưu. Mục đích của việc tích hợp quạt vào lò nướng đối lưu là tạo ra luồng khí nóng luân chuyển liên tục trong lò, đẩy không khí đến mọi khu vực trong lò, giúp duy trì nhiệt độ ổn định và đồng đều, từ đó thúc đẩy quá trình nấu chín đều và khiến thức ăn ngon hơn. thơm ngon.

Với bài viết này Vietchem đã giúp các bạn tìm hiểu đối lưu là gì và những hiện tượng đối lưu thú vị trong cuộc sống. Hãy theo dõi Lab để cập nhật những thông tin hóa học thú vị. Nếu bạn có nhu cầu mua bán hóa chất hãy gọi ngay cho Vietchem để được tư vấn và hỗ trợ thủ tục chi tiết nhất.