Konvekcija je ciklus prijenosa topline. Fascinantna je tema kojom se treba baviti prilikom pokušaja znanstvenih eksperimenata s djecom, jer je to nešto što se svakodnevno događa u tekućini i zraku. Konvekcija je također nešto što se može testirati i razumjeti bez upotrebe skupe laboratorijske opreme i alata.
Konvekcijska zmija
Da biste izveli eksperiment s konvekcijskom zmijom, trebat će vam papir i škare. Škarama izrežite papir u obliku spirale duljine 6 cm. Prozirnom trakom pričvrstite jedan kraj pređe od 15 cm na sredinu spirale. Uzmite stolnu svjetiljku i objesite papirnu spiralu oko 10 cm iznad stolne svjetiljke. Primijetit ćete da toplina iz svjetiljke uzrokuje zavrtanje spirale. To je zbog konvekcijske struje. Energija iz izvora svjetlosti svjetiljke zagrijava zrak iznad sebe. Budući da je vrući zrak lakši od hladnog, jer se zrak zagrijava i vrući podiže iznad svjetiljke, hladniji se zrak kreće tamo gdje je prije bio topliji zrak.
Eksperiment s konvekcijskim strujama: materijali
Ako gledate vijesti, vidjet ćete prognozere vremena kako razgovaraju o prirodnim vremenskim fenomenima poput El Nina i La Nine. El Nino i La Nina uzrokovani su konvekcijom, jer se konvekcijske struje formiraju kada se topli i hladni zrak spoje u atmosferi. To stvara tople tokove vode u oceanu. Da biste stvorili vlastitu struju konvekcije, trebat će vam četiri plastične bočice soda koje su iste veličine, dvije različite boje boja za hranu, topla i hladna voda i indeksna karta.
Eksperiment s konvekcijskim strujama: postupak i rezultati
Dvije boce s vodom u potpunosti napunite hladnom vodom, a druge dvije boce s toplom vodom. Koristite boju za hranu kako biste hladnu vodu obojili u jednu, a toplu vodu u drugu. Stavite indeksnu karticu na vrh jedne od boca tople vode. Držeći indeksnu kartu na mjestu, obrnite bocu i stavite je na vrh jedne od boca hladne vode. Gurnite indeksnu karticu između boca. Vidjet ćete da hladnija voda, koja je teža, ostaje u donjoj boci, a topla voda u gornjoj. Međutim, ako izvodite eksperiment, bocu hladne vode stavite na vrh i bocu tople vode na dnu, topla bi se voda digla do vrha, a hladna na dno boca.
Vrela voda
Jednostavna ilustracija konvekcije je lonac ili čajnik s kipućom vodom. Kad vodu kuhate za pripremu napitaka ili kuhanje obroka, iako započinjete s hladnom vodom, jer vodu zagrijava vanjski izvor grijanja, ona se počinje širiti. Kako se vruća voda diže, hladnija voda u drugim dijelovima lonca ili kotla prelazi kako bi zamijenila topliju vodu. Kako se ovaj proces nastavlja, voda se zagrijava, a konvekcijske struje uzrokuju kružno kretanje tekućine. Na kraju akcija postaje vrlo jaka i voda počinje kipjeti.