烧开一壶水,观察水的运动。壶底的水受热膨胀,密度降低,上升。壶面较冷的水则下沉,填补底部的空间。这种循环就是对流,即通过流体运动传递热量。对流发生在液体和气体中,因为其中的粒子可以自由移动。而固体中则不会发生对流,因为固体中的粒子被固定在原位。
对流驱动着许多自然现象。它形成风,因为暖空气在陆地上空上升,冷空气从海洋涌入。它驱动着洋流,因为赤道附近暖水上升,两极附近冷水下沉。它驱动着天气系统,因为温暖潮湿的空气上升并形成云。在地球地幔中,对流推动着板块运动,历经数百万年。在太阳中,对流单元将能量从内部传递到表面。在讨论热传递时,对流通常与传导和辐射一起出现,但它是唯一需要流体运动的热传递方式。
对流示例
- 沸水。热水上升,冷水下沉。
- 海风吹拂。陆地上空的暖空气上升,来自海洋的冷空气涌入。
- 洋流。 暖水上升,冷水下沉,驱动环流。
- 地幔对流。缓慢的洋流推动构造板块运动。
对流与传导不同。传导是通过接触传递热量,而对流是通过流体的流动传递热量。
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