2. В жидкостях и в газах, кроме теплопроводности, теплопередача часто осуществляется конвекцией, т. е. механическим перемещением нагретых частей. Почти всегда при соприкосновений жидкости или газа с твердыми стенками, имеющими более высокую или более низкую температуру, в жидкости возникают течения: нагревшаяся жидкость (или газ) поднимается вверх, а охладившаяся опускается вниз (рис. 368). Этот процесс происходит вследствие уменьшения плотности жидкости или газа при повышении их температуры.
Легко понять, что конвекционные течения в жидкостях и газах возникают тем легче, чем больше их температурные коэффициенты расширения. Имеет также значение вязкость жидкостей и газов: большая вязкость, естественно, затрудняет возникновение конвекционных течений. В очень узких слоях, например в слое воздуха между двумя близко расположенными оконными стеклами, конвекционные течения слабы. Если конвекционные течения возникли, они очень способствуют быстрому прогреванию жидкостей и газов; при отсутствии конвекции (например, в случае, когда вверху расположена нагретая жидкость, а внизу — охлажденная) прогревание и жидкостей и газов крайне замедляется вследствие их ничтожной теплопроводности.
Конвекционные течения в атмосфере не только играют большую роль для теплопередачи, но и обусловливают ветры. Они вызывают постоянное перемешивание воздуха, благодаря чему воздух в разных местах поверхности Земли имеет практически один и тот же состав. Конвекционные течения в атмосфере поддерживают процесс горения, обеспечивая приток кислорода к пламени и удаляя продукты сгорания.
Конвекционные течения жидкости и газа широко используют в технике (напомним водяное отопление помеще-
Рис. 368. Конвекционные струи жидкости
407
ний). Однако в технике естественные конвекционные течения часто оказываются недостаточными. В таких случаях прибегают к принудительной конвекции посредством насосов (например, охлаждение генераторов электрического тока посредством продувания воздуха или водорода).
Кроме конвекционных течений, возникновение которых связано с тепловым расширением жидкости или газа, возможны иные причины перемешивания, а следовательно, и быстрого прогревания их. Например, при течении по трубе легко возникает турбулентное движение, при котором слои текущей жидкости интенсивно перемешиваются (§ 193). далее