Comparing Heat Transfer by Convection and Conduction [Romanian]

Original in English by Dale R. Durran

Compararea transferului de căldură prin convecţie şi conducție

Dale Durran şi Yaga Beres

Scop:

De a compara două metode de transfer de căldură în atmosferă: convecţie şiconducţie

Echipament:

Două pahare de laborator înalte cilindrice, apă, coloratator de hrană, 2 containere de salsa, un fragment scurt a lanțului de metal

Pregătirea:

Lanţ de metal este plasat într-un container cu salsa. Ulterior, ambele containere de salsa sunt umplute cu cantități egale de apă vopsite de colorant alimentar şi pus în congelator până când apa este îngheţată.

Procedură:

1) Doua pahare înalte, A şi B, sunt umplute cu apă caldă (pînă la 3/4).

2) Bucăți de gheata sunt scoase din containere de salsa și atent plasate în paharele înalte: gheata cu lanţ în paharul A; gheaţă fără lanţ în paharul B.

Ce s-a întâmplat?

 

Beaker A/Paharul A

Beaker B/Paharul B

După primele clipe:

  • Gheaţă, fără lanţ plutește în apropiere suprafaței paharului B
  • Gheaţă cu lanţ se lasă în jos a paharului A
initial

După câteva minute:

  • În paharul A, apa rece și culorată rămâne aproape de partea de jos a paharului, și apă caldă şi curată rămîne lângă partea de sus
  • În paharul B, apa vopsită topită de la gheata mai repede începe să se scufunde în jos şi apă caldă din partea de jos a paharului se ridică să-l înlocuiască
fewminutes

După 30 de minute:

  • Gheaţă rămîne încă în mare măsură netopită în partea de jos a paharului A. Chiar deasupra suprafeţei de gheaţă, există un strat mic de apă colorată. De mai sus a acestui nivel, apa este limpede şi mult mai caldă decât gheaţa (la o temperatura destul de aproape de temperatura sa iniţială)
  • În paharul B, toată gheaţă sa topit, şi toată apă în pahar este de temperatură uniformă şi culorată
final

Explicaţie:

Apă caldă este mai dinamică decât cea rece. Din moment ce apa caldă este sub gheaţă şi cea rece în paharul B, apa caldă se ridică, întrucât apă rece se scufundă. Acest lucru și este o convecţie în acţiune!

Paharul A, pe de altă parte, apa caldă plutitoare se suprapune cu gheaţa rece.Acesta este un aranjament foarte stabil, și convectie nu are loc. Transferul de căldură prin conducţie apare numai în acest caz.

Concluzie:

În lichide, cum ar fi apa şi aerul, convecţie este o metodă de transfer de căldură mult mai eficientă decât de conducerea. Această diferenţă de eficienţă a produs diferență dramatică a timpului necesar pentru topirea gheței. Deşi conducere a avut loc în ambele cazuri, se transferă căldură mult mai puţin decât în timpul convecției.

ok ok