Konvektion

Konvektion: das Phänomen der Energie- und Stoffübertragung in Flüssigkeiten und Gasen. Und obwohl die Bedeutung des Wortes vom lateinischen „convectio“ stammt, ist das Wesen des Phänomens von Natur zu Natur unterschiedlich. Natürliche Konvektion ist die Übertragung der inneren Energie des Wärmeflusses. Wasserkonvektion ist die konvektive Bewegung von Luft- oder Wasserdampfmassen innerhalb von Wassermassenvolumina. Wenn eine Wärmequelle auf eine Flüssigkeit trifft, ändert sich die Dichte der Flüssigkeit in der Nähe der Wärmequelle und es entsteht eine dichtere Schicht am Boden und eine dünnere Schicht in der Nähe der Oberfläche. Diese Dichteschwankungen führen zum Auftreten konvektiver Strömungen. Dieses Phänomen wird natürliche Konvektion genannt. Natürliche Konvektion spielt eine wichtige Rolle bei der Wärmeübertragung in der Atmosphäre und im Meerwasser. Es hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Meteorologie, Geologie und Lebensmittelproduktion. In der Industrie, insbesondere bei Kühl- und Wärmeübertragungsprozessen, wird häufig erwärmte Luft (manchmal auch Warmluft genannt) verwendet. Das Erhitzen der Luft ist eine Alternative zur Verwendung von Dampf. Luft kann durch Änderung ihres Drucks erwärmt oder gekühlt werden, wodurch Kondensation entsteht und Inversion abgebaut wird. Die Lufttemperatur kann so weit erhöht werden, dass die relative Luftfeuchtigkeit nur noch etwa 0,1 % beträgt. Der Vorgang der Luftdruckänderung wird Strahlungskonvektion genannt. Derzeit gibt es keinen zuverlässigen natürlichen Konventionsmechanismus. Unter künstlicher Konvektion versteht man den Wärmeaustausch zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur. So kommt ein Mensch mit einer Masse atmosphärischer Luft in Kontakt. Wenn man die Temperatur betrachtet, hat sie einen Gradienten. Erhitzte Luftpartikel steigen nach oben, kalte Luftpartikel steigen nach unten. Es kommt häufig vor, dass aufgrund von Temperaturunterschieden starke Wirbel entstehen, die Luftmassenströme erzeugen. Dieser Vorgang wird als Luftkreisströmung bezeichnet. Dabei wird im Großen und Ganzen der Wärmefluss berücksichtigt. Künstliche Konvektion ist die Übertragung von Wärme von einem heißen Körper auf einen kalten. Die Oberfläche des Körpers, die Wärme überträgt, wird als Heizkörper bezeichnet. Die Wärmeübertragung kann sowohl durch Strahlung als auch durch Wärmeleitungsprozesse erfolgen.