Чому конвекція неможлива в твердих тілах

Конвекція - перемішування, переміщення. Це вид теплопередачі, коли тепло передається всередині самого речовини у вигляді перемішування його окремих частин (наприклад, потоками, струменями).

Тверді тіла мають постійну структуру. Наприклад, метали мають кристалічну решітку, з якої молекулам і атомам неможливо вирватися. При нагріванні вони залишаються на місці, і тому не можуть перемішуватися "струменями".

Конвекція можлива лише в рідких і газоподібних речовинах. Тут шари цих речовин від нагрівання піднімаються вгору, а холодні опускаються. Частина води може вільно переміщатися в тому обсязі, який їй надано.

Точно також нагрівається повітря, наприклад, в кімнаті. Вгору йдуть теплі шари, а вниз - більш холодні. Молекули води і газу не укладені в кристалічні решітки і можуть вільно зміщуватися одні щодо інших, так як відстані між ними значно більше, ніж в твердих тілах.

Конвекція - це один із способів теплопередачі, який інакше можна назвати просто перемішуванням. При конвекції ми спостерігаємо як більш гарячі, а отже більш легкі і менш щільні шари рідини або газу перемішається на верх, а їх місце займають більш важкі холодні шари. Таким чином конвекція відбувається при обов'язковій умові - наявності сили тяжіння. Простий приклад - тепле повітря піднімається вгору, а холодне повітря опускається вниз.

Але перемішувати внутрішні шари, тобто міняти внутрішню структуру, здатні тільки рідини або гази, тобто речовини не мають внутрішньої впорядкованої структури. Метали або інші тверді тіла володіють кристалічною решіткою, в якій теплопередача відбувається вже за іншими принципами, званим теплопровідністю.

Конвекція є процес перенесення внутрішньої енергії самими струменями газу або рідини. У твердих тілах переміщення шарів неможливо - це і визначає тіло як тверде. Зміна його агрегатного стану (наприклад, плавка металу) знову ж приводить нас до рідини, але до твердого тіла. Оскільки молекули в твердих тілах нерухомі і можуть тільки коливатися - перенесення теплової енергії в даному випадку відбувається за рахунок явища теплопровідності.

Конвекція в твердих тілах - це як готівкові грошові кошти при безготівковому розрахунку: означають одне і теж, але разом ніколи не застосовуються.

Схожі статті