Примеры конвенции в природе и технике

1. Ветры. Все ветры в атмосфере представляют собой конвекционные потоки огромного масштаба.

Конвекцией объясняются, например, ветры бризы, возникающие на берегах морей. В летние дни суша нагревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой, его плотность уменьшается и давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате, как в сообщающихся сосудах, холодный воздух по низу, с моря перемещается к берегу — дует ветер. Это и есть бриз. Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Образуется ночной бриз — движение холодного воздуха от суши к морю.

2. Тяга. Мы знаем, что без притока свежего воздуха горение топлива невозможно. Если в топку, в печь, в трубу самовара не будет поступать воздух, то горение топлива прекратится. Обычно используют естественный приток воздуха — тягу. Для создания тяги над топкой, например в котельных установках фабрик, заводов, электростанций, помещают трубу. При горении топлива воздух в ней нагревается. Как мы уже знаем, от этого плотность воздуха уменьшается. Значит, давление воздуха, находящегося в топке и трубе, становится меньше давления наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холодный воздух поступает в топку, а теплый поднимается вверх — образуется тяга. На рисунке 190 изображена установка опыта, поясняющего образование тяги.

Чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе. Поэтому тяга усиливается при увеличении высоты трубы.

3. Центральное водяное отопление. Во многих современных больших зданиях устраивают водяное отопление.

В подвальном этаже здания устанавливают котел 1 (рис. 191), в нем нагревается вода. От верхней части котла главная труба 2 идет на чердак, где она соединяется с расширительным баком 3. Расширительным он называется потому, что в него поступает избыточный объем воды, образующийся при расширении ее от нагревания. От расширительного бака по чердаку проводят систему распределительных труб 4, от которых отходят вниз вертикальные трубы 5, проходящие через комнаты здания. Из этих труб вода поступает в отопительные батареи б, составленные из чугунных труб и устанавливаемые обычно под окнами.

Горячая вода нагревает трубы батарей, отдавая им часть своей энергии. От труб энергия передается воздуху комнаты. Сама вода, становится холоднее и по системе нижних отводных труб 7, расположенных в подвале, поступает в котел, где снова нагревается, поднимается на чердак, опять попадает в батареи, отдает им энергию и т. д. Такое движение воды в системе центрального отопления и, следовательно, перенос энергии от котла к батареям происходит все время, пока нагревается котел, и осуществляется оно благодаря конвекции.

В больших зданиях создают искусственную (принудительную) циркуляцию воды при помощи насоса, который непрерывно гонит воду в нужном направлении.

В системах отопления, применяемых в городах и некоторых рабочих поселках, горячую воду получают не от собственного котла, а от тепловых электростанций (ТЭЦ), доставляющих горячую воду нескольким жилым кварталам и даже целым районам города.

Из наших жилых помещений даже при хорошей теплоизоляции энергия передается наружу. Поэтому зимой приходится непрерывно обогревать помещение, чтобы поддерживать в нем постоянную температуру.

Упражнения.

1. Расскажите, как образуется ветер, тяга. 2. Как осуществляется перенос энергии от котла к батареям в системе центрального отопления? 3. Почему подвал — самое холодное место в доме? 4. Почему форточки для проветривания комнат помещают в верхней части окна? 5. Для чего делают высокими заводские трубы? 6. Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом? Ответ поясните. 7. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах той же высоты?