Konvekce je cyklus přenosu tepla. Je to fascinující téma, které je třeba řešit při pokusech o vědecké experimenty s dětmi, protože je to něco, co se denně vyskytuje v kapalině a ve vzduchu. Konvekce je také něco, co lze otestovat a pochopit bez použití nákladného laboratorního vybavení a nástrojů.
Konvekční had
K provedení experimentu s hadím konvekcí budete potřebovat kousek papíru a nůžky. Nůžkami odstřihněte kousek papíru do tvaru spirály o délce 6 cm. Připojte jeden konec 15 cm příze ke středu spirály pomocí čiré pásky. Vezměte stolní lampu a zavěste papírovou spirálu asi 10 cm nad stolní lampu. Všimnete si, že teplo z lampy způsobuje točení spirály. Je to způsobeno konvekčním proudem. Energie ze světelného zdroje lampy ohřívá vzduch nad ní. Protože horký vzduch je lehčí než chladný vzduch, protože se vzduch ohřívá a horký vzduch stoupá nad lampu, pohybuje se chladnější vzduch tam, kde byl dříve teplejší vzduch.
Experiment s konvekčními proudy: Materiály
Pokud sledujete zprávy, uvidíte předpovědi počasí, které hovoří o přírodních jevech počasí, jako jsou El Nino a La Nina. El Nino a La Nina jsou způsobeny konvekcí, protože konvekční proudy se tvoří, když se v atmosféře spojí teplý a studený vzduch. Tím se v oceánu vytvářejí proudy teplé vody. K vytvoření vlastního konvekčního proudu budete potřebovat čtyři plastové láhve sody stejné velikosti, dvě různé barvy potravinářského barviva, teplou a studenou vodu a kartotéční lístek.
Experiment s konvekčními proudy: postup a výsledky
Zcela naplňte dvě láhve se sódou studenou vodou a další dvě láhve teplou vodou. Potravinářské barvivo použijte k barvení studené vody jednou barvou a teplé vody druhou barvou. Položte indexovou kartu na horní část jedné z lahví s teplou vodou. Přidržte indexovou kartu na místě, obráťte lahvičku a položte ji na jednu z lahví studené vody. Zasuňte indexovou kartu z prostoru mezi lahve. Uvidíte, že studená voda, která je těžší, zůstává ve spodní láhvi a teplá voda v horní láhvi. Pokud však provedete experiment, položte láhev studené vody na horní část a láhev teplé voda na dně, teplá voda by stoupala nahoru a studená voda na dno láhev.
Vařící voda
Jednoduchým příkladem konvekce je hrnec nebo konvice s vařící vodou. Když vaříte vodu k přípravě nápojů nebo k vaření jídel, začínáte studenou vodou, protože je voda ohřívána externím zdrojem ohřevu, začne expandovat. Jak stoupá teplejší voda, chladnější voda v ostatních částech hrnce nebo konvice se pohybuje dovnitř a nahrazuje teplejší vodu. Jak tento proces pokračuje, voda se zahřívá a proudy proudění způsobují, že se kapalina pohybuje kruhově. Nakonec bude akce velmi silná a voda začne vřít.