什么是自由對流(Free Convection)？

自由對流，也稱為自然對流，是一種現象，當流體或氣體由于其內部的密度變化而移動時，而不是對外部運動源（如風扇或渦輪機）的響應而發生的現象。自然對流在自然界中可以看到，這并不奇怪，它在許多不同的自然過程中起作用，也可以在人...

自由對流，也稱為自然對流，是一種現象，當流體或氣體由于其內部的密度變化而移動時，而不是對外部運動源（如風扇或渦輪機）的響應而發生的現象。自然對流在自然界中可以看到，這并不奇怪，它在許多不同的自然過程中起作用，也可以在人類控制的環境中看到，從廚房到化學實驗室。這與強制對流不同，強制對流是通過設備（如風扇）的運動來強制運動的，如在對流烤箱中所見海洋是自由對流的結果。當流體變得不穩定時，自然對流就發生了。一個區域變得比其他區域更熱，失去了密度，它開始上升，形成了一個小電流。當它上升時，熱量被轉移到周圍較冷的流體中。出現了洋流和渦流。在自然對流的一個簡單例子中，如果把食用色素染色過的熱水滴到一個裝有未染色冷水的透明玻璃碗中，就可以跟蹤染色水的運動，直到混合物穩定下來，運動停止。

自由對流依賴牛頓；s冷卻定律。牛頓冷卻定律在自由對流中起著關鍵作用。根據牛頓的觀點，流體內部溫度的變化率可以視為與流體和周圍環境之間的差異成正比。這會影響自由對流，因為溫度的變化會產生不穩定性，例如，天氣系統受到太陽輻射、與冷水接觸等冷熱空氣運動的嚴重影響，海洋環流是自由對流的直接結果當水向兩極移動時，它會變冷，密度變大，下沉到海底。同時，向赤道移動的水會變熱變輕，上升到水面。這就在整個海洋中產生了一系列復雜的洋流，產生了持續的循環，使海洋中的水保持恒定的運動。對流理論也解釋了其他的自然過程，例如地殼下流體的運動。我們腳下的液體移動在許多自然過程中起著作用，由于地球內部的溫度變化，這些流體不斷運動，對流也可以相互交叉，如海洋和海洋附近的天氣系統之間的相互作用所示，這些系統受洋流運動引起的溫度變化的影響。

發表于 2020-09-07 11:01
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分類：科學教育

什么是自由對流(Free Convection)？

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