Đối lưu là gì? Nguyên tắc, phân loại, ứng dụng của đối lưu

29/12/2021

Đối lưu là sự truyền nhiệt chủ yếu bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí. Vậy cụ thể thì đối lưu là gì? Nguyên tắc đối lưu không khí ra sao? Có những loại đối lưu nào? Ứng dụng của hiện tượng đối lưu là gì? Cùng chúng tôi giải đáp những câu hỏi này qua nội dung bài viết dưới đây nhé.

Đối lưu là gì?

Đối lưu là sự lưu động tương đối của nội bộ chất lưu (chất lỏng hoặc chất khí) do sự khác nhau về nhiệt độ giữa các bộ phận hình thành. Sự lưu động này sẽ chuyển giao nhiệt lượng thông qua tính lưu động vĩ mô của tự thân các bộ phận.

Nguyên tắc đối lưu không khí

Trong chất lưu, bộ phận có nhiệt độ cao hơn sẽ lên trên còn bộ phận có nhiệt độ thấp hơn sẽ xuống dưới, pha trộn lẫn nhau và cuối cùng là làm cho nhiệt độ thuận theo đồng đều. Do độ dẫn nhiệt của chất lưu là rất thấp nên đối lưu là phương thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lưu.

Các loại đối lưu

Dựa vào cách phát sinh mà đối lưu được chia ra làm 2 loại, đó là đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bách.

- Đối lưu tự nhiên: Là loại đối lưu được hình thành tự nhiên do sự chênh lệch về nồng độ hoặc nhiệt độ gây biến đổi mật độ. Građien nhiệt độ bên trong chất lưu sẽ làm biến đổi građien mật độ. Nếu chất lưu có mật độ thấp ở phần dưới và chất lưu có mật độ cao ở phần trên thì dưới tác dụng trọng lực, đối lưu tự nhiên sẽ hình thành.

- Đối lưu cưỡng bức: Là loại đối lưu được hình thành bởi sự thúc đẩy của ngoại lực. Vận tốc lưu động của chất lưu càng lớn thì truyền nhiệt càng nhanh. Dựa vào các tác động đến từ bên ngoài để khiến cho chất lỏng hoặc khí lưu động tuần hoàn và có thể truyền nhiệt chính là đối lưu cưỡng bách.

Ví dụ về hiện tượng đối lưu

+> Đối lưu không khí

Đối lưu khí quyển

Đối lưu khí quyển là chuyển động của một tổ chức không khí trong khí quyển từ vị trí thấp lên vị trí cao theo phương thẳng đứng dưới tác dụng nhiệt lực hoặc động lực. Thông qua đối lưu không khí, nhiệt lượng và hơi nước giữa tầng thấp với tầng cao của khí quyển được trao đổi. Không chỉ vậy, sự ngưng tự hơi nước do đối lưu gây ra còn có khả năng sinh ra mưa.

Đối lưu khí quyển

Sự biến đổi nhiệt độ trong tầng đối lưu

Mặc dù tia nắng của Mặt Trời tiếp xúc với phần không khí ở trên cao trước nhưng do không khí khá trong suốt nên nó hấp thụ rất ít nhiệt lượng có trong. Đa phần năng lượng Mặt Trời sẽ rơi xuống mặt đất và tại đây, nó bị mặt đất hấp thụ mạnh. Điều này sẽ làm cho mặt đất nóng lên và truyền nhiệt trực tiếp cho lớp không khí gần mặt đất. Khi nóng lên, lớp không khí này sẽ nở ra và nhẹ hơn phần không khí lạnh phía trên. Dưới tác dụng của lực đẩy Acsimet, lớp khí nóng này sẽ bay lên cao và sau đó giãn nở đoạn nhiệt, tức là tăng thể tích và giảm nhiệt độ. Càng lên cao thì nhiệt độ không khí càng xuống thấp.

+> Đối lưu chất lỏng

Khi được đun nóng, lớp chất lỏng ở dưới sẽ nóng lên và nở ra. Điều này sẽ khiến cho trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp nước ở trên và giúp nó nổi lên. Lớp nước lạnh ở trên lúc này sẽ chìm xuống để thế chỗ cho lớp nước nóng ban đầu và tiếp tục được làm nóng. Quá trình thế chỗ này sẽ diễn ra liên tục cho tới khi cả khối chất lỏng nóng lên.

Đối lưu chất lỏng khi đun nóng

Vì cơ chế của sự đối lưu chất lỏng là trọng lực và lực đẩy Ác-si-mét nên nếu đun nước trên một con tàu vũ trụ ở trạng thái môi trường không trọng lực thì hiện tượng đối lưu sẽ không xảy ra và nước không thể sôi nhanh như đun trong môi trường có trọng lực.

Ứng dụng của hiện tượng đối lưu

Hiện tượng đối lưu được ứng dụng để sản xuất nhiều loại thiết bị như lò nướng, máy sưởi, tủ sấy…

Ứng dụng hiện tượng lưu trong lò nướng

Trong phòng thí nghiệm, tủ sấy được xem là một thiết bị không thể thiếu. Nó được dùng với mục đích là sấy khô, diệt khuẩn và tiệt trùng các dụng cụ thí nghiệm hoặc dùng để bảo quản mẫu.

Dựa vào nguyên lý hoạt động mà tủ sấy được chia ra làm 2 loại, bao gồm tủ sấy đối lưu tự nhiên và tủ sấy đối lưu cưỡng bức.

+> Tủ sấy đối lưu tự nhiên

- Là loại tủ sấy hoạt động dựa vào sự truyền nhiệt từ vùng gia nhiệt tới không khí bên trong tủ. Do ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ mà các dòng nhiệt sẽ dịch chuyển và làm khô các vật dụng thủy tinh bên trong tủ.

- Ưu điểm:

Tiêu thụ ít điện năng, giá thành rẻ và quá trình vận hành êm, không gây tiếng ồn

- Nhược điểm:

Thời gian gia nhiệt và sấy khô các vật liệu, dụng cụ thủy tinh lâu.
Dòng nhiệt phân tán không đều nên nhiệt độ trong tủ không đồng nhất và kết quả sấy giữa các vị trí có sự khác nhau.

+> Tủ sấy đối lưu cưỡng bức

- Là loại tủ sấy sử dụng công nghệ đối lưu cưỡng bức bằng cách dùng quạt.

- Ưu điểm:

Tốc độ gia nhiệt và thời gian sấy nhanh.
Nhiệt độ sấy có tính độ đồng nhất cao và hoàn toàn chính xác với nhiệt độ mà người dùng cài đặt.
Có thể điều chỉnh tốc độ sấy.

- Nhược điểm:

Giá thành cao và tiêu thụ nhiều điện năng.
Khi vận hành có phát ra tiếng ồn nhỏ do hoạt động của quạt

Đó là một số thông tin mà về đối lưu là gì mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc. Nếu bạn nào quan tâm đến các loại tủ sấy phòng thí nghiệm, hãy liên hệ ngay với chúng tôi theo số điện thoại 096 302 9988 để được tư vấn chi tiết hơn. Hãy theo dõi Ammonia-Vietchem để xem những bài viết mới nhất nhé!

Xem thêm:

Đánh giá - Bình luận

Nhận xét đánh giá

Không được bỏ trống