Konveksiyon akımı nedir?

Konveksiyon akımları, hareket eden akışkanların akışıdır, çünkü malzeme içerisinde bir sıcaklık veya yoğunluk farkı vardır.

Bir katı içindeki parçacıklar yerlerine sabitlendiğinden, taşınım akımları yalnızca gazlarda ve sıvılarda görülür. Bir sıcaklık farkı, daha yüksek enerjili bir alandan daha düşük enerjili bir alana enerji transferine yol açar.


Konveksiyon bir ısı transfer işlemidir. Akımlar üretildiğinde, madde bir konumdan diğerine taşınır. Yani bu aynı zamanda bir toplu transfer işlemidir.

Doğal olarak oluşan konveksiyon , doğal konveksiyon veya serbest konveksiyon olarak adlandırılır . Bir fan veya pompa kullanılarak bir sıvı sirküle edilirse, buna zorlanmış konveksiyon denir . Konveksiyon akımlarının oluşturduğu hücreye konveksiyon hücresi veya Bénard hücresi adı verilir .

Neden oluşur

Bir sıcaklık farkı parçacıkların hareket etmesine neden olarak bir akım oluşturur. Gazlarda ve plazmada, bir sıcaklık farkı atomların daha yüksek ve düşük yoğunluklu bölgelere de yol açar.

Bilim adamları, taşınımı sınıflandırmak ve anlamak için bir akışkan üzerine etkiyen kuvvetleri analiz ettiğinde bu kuvvetler şunları içerebilir:

• Yerçekimi
• Yüzey gerilimi
• Konsantrasyon farkları
• Elektromanyetik alanlar
• Titreşimler
• Moleküller arası bağ oluşumu

Konveksiyon akımları , skaler transport denklemleri olan konveksiyon- difüzyon denklemleri kullanılarak modellenebilir ve tanımlanabilir.

Konveksiyon akımları ve enerji ölçeği örnekleri

• Bir tencerede kaynayan sudaki konveksiyon akımlarını görebilirsiniz . Geçerli akışı izlemek için birkaç bezelye veya bir miktar kağıt ekleyin. Kazanın altındaki ısı kaynağı suyu ısıtır, daha fazla enerji verir ve moleküllerin daha hızlı hareket etmesine neden olur. Sıcaklık değişimi ayrıca suyun yoğunluğunu da etkiler. Su yüzeye doğru yükseldikçe, bir kısmı buhar olarak kaçmak için yeterli enerjiye sahiptir. Buharlaşma, bazı moleküllerin kabın dibine tekrar geri akmasını sağlamak için yüzeyi yeterince soğutur.

• Konveksiyon akımlarının basit bir örneği, bir evin tavanına veya tavan arasına doğru yükselen ılık havadır. Sıcak hava soğuk havadan daha az yoğundur, dolayısıyla yükselir.

• Rüzgar bir taşınım akımı örneğidir. Güneş ışığı veya yansıyan ışık, havanın hareket etmesine neden olan bir sıcaklık farkı ayarlayarak ısıyı yayar. Gölgeli veya nemli alanlar daha serindir veya efekti ekleyerek ısıyı emebilir. Konveksiyon akımları, dünya atmosferinin küresel dolaşımını yönlendirenin bir parçasıdır.

• Yanma , konveksiyon akımları oluşturur. Bunun nedeni, sıfır yerçekimli bir ortamda yanmanın kaldırma kabiliyetinden yoksun olması, dolayısıyla sıcak gazların doğal olarak yükselmemesi ve taze oksijenin alevi beslemesini sağlamasıdır. Sıfır-g’deki minimum konveksiyon, birçok alevin kendi yanma ürünlerinde kendilerini boğmasına neden olur.

• Atmosferik ve okyanussal dolaşım, sırasıyla hava ve suyun (hidrosfer) geniş çaplı hareketidir. İki süreç birbiriyle bağlantılı olarak çalışır. 

• Dünya’nın çekirdeğindeki magma, taşınım akımlarında hareket eder. Sıcak çekirdek üstündeki materyali ısıtır ve soğuduğu kabuğa doğru yükselmesine neden olur. Isı , elementlerin doğal radyoaktif bozulmasından salınan enerji ile birlikte, kaya üzerindeki yoğun baskıdan gelir . Magma yükselmeye devam edemez, bu yüzden yatay olarak hareket eder ve geri batar.

• Baca efekti, bacalar veya bacalar boyunca hareket eden gazları taşınım akımlarını tarif eder. Bir binanın içindeki ve dışındaki havanın sıcaklık ve nem farklılığından her zaman farklıdır. Bir binanın veya yığının yüksekliğinin arttırılması, efektin büyüklüğünü arttırır. Soğutma kulelerinin dayandığı prensip budur.