Что такое способ конвекции

Явление конвекции и примеры конвекции

Если приблизить руку к включенной электролампе или поместить ладонь над горячей плитой, можно почувствовать движение теплых потоков воздуха. Тот же эффект можно наблюдать при колебании листа бумаги, помещенного над открытым пламенем. Оба эффекта объясняются конвекцией.

Что представляет собой?

В основе явления конвекции лежит расширение более холодного вещества при соприкосновении с горячими массами. В таких обстоятельствах нагреваемое вещество теряет плотность и становится легче по сравнению с окружающим его холодным пространством. Наиболее точно данная характеристика явления соответствует перемещению тепловых потоков при нагревании воды.

Движение молекул в противоположных направлениях под воздействием нагревания – это именно то, на чем основывается конвекция. Излучение, теплопроводность выступают схожими процессами, однако касаются прежде всего передачи тепловой энергии в твердых телах.

Яркие примеры конвекции – перемещение теплого воздуха в середине помещения с отопительными приборами, когда нагретые потоки движутся под потолок, а холодный воздух опускается к самой поверхности пола. Именно поэтому при включенном отоплении вверху комнаты воздух заметно теплее по сравнению с нижней частью помещения.

Закон Архимеда и тепловое расширение физических тел

Чтобы понять, что представляет собой естественная конвекция, достаточно рассмотреть процесс на примере действия закона Архимеда и явления расширения тел под воздействием теплового излучения. Так, согласно закону, повышение температуры обязательно приводит к увеличению объемов жидкости. Нагреваемая снизу жидкость в емкостях поднимается выше, а влага большей плотности, соответственно, перемещается ниже. В случае нагрева сверху более и менее плотные жидкости останутся на своих местах, в таком случае явления не произойдет.

Возникновение понятия

Впервые термин «конвекция» был предложен английским ученым Вильямом Прутом еще в 1834 году. Использовался он для описания перемещения тепловых масс в нагретых, движущихся жидкостях.

Первые теоретические исследования явления конвекции стартовали лишь в 1916 году. В ходе экспериментов было установлено, что переход от диффузии к конвекции в подогреваемых снизу жидкостях возникает при достижении некоторых критических температурных значений. Позже это значение получило определение «число Роэля». Оно было так названо в честь исследователя, занимавшегося его изучением. Результаты опытов позволили дать объяснение перемещению тепловых потоков под влиянием сил Архимеда.

Виды конвекции

Конвекция невозможна при нагревании твердых тел. Всему виной достаточно сильное взаимное притяжение при колебании их твердых частиц. В результате нагрева тел твердой структуры не возникают конвекция, излучение. Теплопроводность заменяет указанные явления в таких телах и способствует передаче тепловой энергии.

Отдельным видом выступает так называемая капиллярная конвекция. Происходит процесс при перепадах температуры во время движения жидкости по трубам. В естественных условиях значение такой конвекции наряду с естественной и вынужденной крайне несущественно. Однако в космической технике капиллярная конвекция, излучение и теплопроводность материалов становятся весьма значимыми факторами. Даже самые слабые конвективные движения в условиях невесомости приводят к затруднению реализации некоторых технических задач.

Конвекция в слоях земной коры

Процессы конвекции неразрывно связаны с естественным образованием газообразных веществ в толще земной коры. Рассматривать земной шар можно как сферу, состоящую из нескольких концентрических слоев. В самом центре располагается массивное горячее ядро, которое представляет собой жидкую массу высокой плотности с содержанием железа, никеля, а также прочих металлов.

Окружающими слоями для земного ядра выступают литосфера и полужидкая мантия. Верхний слой земного шара представляет собой непосредственно земную кору. Литосфера сформирована из отдельных плит, которые находятся в свободном движении, перемещаясь по поверхности жидкой мантии. В ходе неравномерного нагревания различных участков мантии и горных пород, которые отличаются разным составом и плотностью, происходит образование конвективных потоков. Именно под воздействием таких потоков возникает естественное преобразование ложа океанов и перемещение несущих континентов.

Отличия конвекции от теплопроводности

Под теплопроводностью следует понимать способность физических тел к передаче тепла посредством движения атомных и молекулярных соединений. Металлы выступают отличными проводниками тепла, так как их молекулы находятся в неразрывном контакте друг с другом. Напротив, газообразные и летучие вещества выступают плохими проводниками тепла.

Как происходит конвекция? Физика процесса основывается на переносе тепла за счет свободного движения массы молекул веществ. В свою очередь, теплопроводность заключается исключительно в передаче энергии между составляющими частицами физического тела. Однако и тот, и другой процесс невозможен без наличия частиц вещества.

Примеры явления

Расположенная на тыльной панели холодильника решетка играет роль элемента, способствующего отводу теплого воздуха, образованного в компрессоре агрегата во время сжатия газа. Охлаждение решетки также основывается на конвективных механизмах. Именно по этой причине не рекомендуется загромождать пространство позади холодильника. Ведь только в таком случае охлаждение может происходить без затруднений.

Другие примеры конвекции можно заметить, наблюдая за таким природным явлением, как движение ветра. Нагреваясь над засушливыми континентами и охлаждаясь над местностью с более суровыми условиями, потоки воздуха начинают вытеснять друг друга, что приводит к их движению, а также перемещению влаги и энергии.

На конвекции завязана возможность парения птиц и планеров. Менее плотные и более теплые воздушные массы при неравномерном нагревании у поверхности Земли приводят к образованию восходящих потоков, что способствует процессу парения. Для преодоления максимальных расстояний без затраты сил и энергии птицам требуется умение находить подобные потоки.

Хорошие примеры конвекции – образование дыма в дымоходах и вулканических кратерах. Перемещение дыма вверх основано на его более высокой температуре и низкой плотности по сравнению с окружающей средой. При остывании дым постепенно оседает в нижние слои атмосферы. Именно по этой причине промышленные трубы, посредством которых происходит выброс вредных веществ в атмосферу, делают максимально высокими.

Наиболее распространенные примеры конвекции в природе и технике

Среди наиболее простых, доступных для понимания примеров, которые можно наблюдать в природе, быту и технике, следует выделить:

• движение воздушных потоков во время работы бытовых батарей отопления;
• образование и движение облаков;
• процесс движения ветра, муссонов и бризов;
• смещение тектонических земных плит;
• процессы, которые приводят к свободному газообразованию.

Приготовление пищи

Все чаще явление конвекции реализуется в современных бытовых приборах, в частности в духовых шкафах. Газовый шкаф с конвекцией позволяет готовить разные блюда одновременно на отдельных уровнях при различной температуре. При этом полностью исключается смешение вкусов и запахов.

Нагрев воздуха в традиционном духовом шкафу основывается на работе единственной горелки, что приводит к неравномерному распределению тепла. За счет целенаправленного перемещения горячих потоков воздуха при помощи специализированного вентилятора блюда в конвекционном духовом шкафу получаются более сочными, лучше пропекаются. Такие устройства быстрее нагреваются, что позволяет уменьшить время, требуемое на приготовление пищи.

Естественно, для хозяек, которые готовят в духовом шкафу всего лишь несколько раз в год, бытовой прибор с функцией конвекции нельзя назвать техникой первой необходимости. Однако для тех, кто не может жить без кулинарных экспериментов, такое устройство станет просто незаменимым на кухне.

Надеемся, представленный материал оказался полезным для вас. Всего доброго!

Источник

Режим конвекции в духовке: что это такое?

Современные духовки радуют обилием полезных функций и режимов. Однако разобраться в них бывает не так уж и просто. Конечно, стоит ознакомиться с инструкцией к конкретной модели плиты, но порой и в ней может не оказаться ответов на все вопросы. В этом обзоре мы решили выяснить, что такое принудительная конвекция в духовке, и в чем заключается ее польза.

Явление конвекции

Конвекция – это вид теплообмена, при котором перенос энергии осуществляется струями и потоками. С латинского языка конвекция так и переводится – «перенесение».

В духовом шкафу естественная конвекция возникает в результате работы нагревательного элемента: более легкий теплый воздух поднимается, а холодный, плотный и тяжелый, – опускается. Воздушные массы постепенно смешиваются и распределяются по всему объему духового шкафа, за счет чего в нем достигается одинаковая температура.

Теперь подробнее рассмотрим, что же такое принудительная конвекция в духовке, для чего нужна эта функция и как она работает.

Принудительная конвекция в духовке: что это такое

Каждой хозяйке известно: чтобы добиться равномерного пропекания блюда при готовке, нужно периодически менять расположение противня, переставляя его с одного уровня на другой. Особенно хорошо это знакомо обладателям простых газовых плит, которые оснащены только нижним нагревательным элементом. Однако с проблемой подгорания и неравномерного пропекания не справляется и второй (верхний) нагревательный прибор, который встраивается в более современные модели духовок. Разберемся, почему это происходит.

Естественная конвекция – достаточно медленное явление. Пока потоки воздуха смешиваются, блюдо успевает подгореть из-за точечного теплового воздействия, которое исходит от нагревательного элемента. К тому же на процесс конвекции влияют и другие факторы:

• герметичность духового шкафа (не плотно прилегающая дверца или некачественная уплотнительная резинка увеличивают теплопотери);
• ширина противня (широкий противень замедляет процесс смешивания воздушных масс, особенно, если он не снабжен боковыми просветами).

Кроме того, немаловажную роль играют и размеры запекаемого блюда. Большие куски мяса или целая птица, ввиду своих габаритов, за время готовки просто не успевают пропечься внутри, зато подгорают сверху или снизу, так как некоторые части блюда расположены ближе к нагревательным элементам.

На какие только ухищрения не идут хозяйки, чтобы сберечь пищу от подгорания: переставляют противень с уровня на уровень, переворачивают его другой стороной и корректируют температуру нагрева духовки. Многие используют фольгу и пакеты для запекания, предварительно томят блюда при низкой температуре или помещают в духовку емкость с водой, чтобы не пересушить большие куски мяса во время длительного запекания.

Режим конвекции в духовке избавляет хозяек от таких манипуляций или, как минимум, позволяет их сократить.

Принудительную конвекцию в духовке обеспечивает встроенный вентилятор (конвектор): вследствие его работы воздух циркулирует значительно быстрее, чем при естественной конвекции, и раскаленные воздушные массы сразу после нагрева равномерно распределяются по всему пространству духового шкафа. Постоянное движение потоков воздуха не только создает единую температуру, но и снижает точечное воздействие нагревательного элемента на продукт. Благодаря этому блюда пропекаются в середине, подрумяниваются сверху и не подгорают снизу. Кроме того, принудительная конвекция в духовке позволяет готовить несколько блюд одновременно, используя сразу 2-3 уровня. Согласитесь, это мечта любой хозяйки. Применяя данную функцию можно сэкономить время и успеть сделать много других дел.

Виды конвекции

С тех пор, как духовые шкафы стали снабжать конвекцией, эта функция получила существенные преобразования. На сегодняшний день конвекция в духовке бывает нескольких видов:

1. Вентилятор. Он прогоняет воздух, обеспечивая равномерное пропекание блюд. Это самый простой вид конвекции.
2. Вентилятор с кольцевым нагревателем. Данный режим считается более эффективным. Вентилятор снабжен дополнительным нагревательным элементом, благодаря чему теплые воздушные потоки быстрее заполняют пространство духовки.
3. Усиленный конвектор. Мощный вентилятор создает стремительные потоки воздуха, которые вихрем заполняют весь объем духового шкафа. Продукты быстро покрываются корочкой, которая в процессе запекания не допускает испарения соков и блюда получаются очень сочными.
4. Двойная конвекция. Некоторые модели духовок оснащены двумя конвекторами, расположенными один над другим. Каждый вентилятор обдувает свой уровень, что очень удобно при одновременной выпечке нескольких блюд.
5. Влажная конвекция. Благодаря встроенному парогенератору воздух внутри духового шкафа насыщается паром и блюда не жарятся, а тушатся. Режим подходит для выпечки из сдобного теста и приготовления диетических блюд (с минимальным количеством жира и соли). Некоторые модели духовок позволяют регулировать интенсивность влажности и направление пара.

Выбирая духовку с режимом конвекции, обращайте внимание и на другие опции, которые позволят усовершенствовать процесс приготовления пищи: гриль, вертел, различные программы нагрева, температурные щупы и прочие полезные функции.

Преимущества конвекции

Из основных преимуществ режима конвекции в духовке выделяют следующие:

• быстрый нагрев духового шкафа;
• ускорение процесса готовки и как следствие снижение расхода электроэнергии и газа;
• равномерное пропекание блюд без лишних манипуляций. Поскольку температура по всей духовке одинакова, нет необходимости менять положение противня. Особенно это важно при выпекании бисквитов и безе, когда открытие духовки приводит к оседанию теста или нежной яичной пены;
• получение хрустящей румяной корочки и сохранение сочности блюда. (При необходимости можно подсушить лишний сок, который выделяется при готовке некоторых блюд.);
• возможность использования нескольких уровней. Можно выпекать сразу все коржи для торта, одновременно готовить 2-3 мясных блюда к празднику или печь печенье на большую компанию;
• быстрая разморозка продуктов;
• качественная сушка фруктов, орехов, грибов, трав и т. д.

Газовые духовки с конвекторами производят реже, и цена на них обычно выше, чем на электрические аналоги, однако экономия при эксплуатации данных приборов очевидна. Такие модели выпускают: Zanussi (Занусси), Kaiser (Кайзер), Gefest (Гефест) и некоторые другие производители.

Итак, мы выяснили, что же такое конвекция в духовке, и какими преимуществами она обладает. Теперь рассмотрим, как применять эту функцию.

Применение

Конвекция в духовке открывает большие возможности для кулинарных экспериментов и значительно упрощает процесс приготовления сложных блюд. Приведем несколько примеров использования конвектора:

• обычная конвекция без нагрева или при низкой температуре подходит для подогрева тарелок, подготовки (поднятия) теста перед выпечкой, для сушки ягод, трав, сухарей, цедры или ломтиков фруктов (50-60 ℃), а также для разморозки продуктов;
• влажная конвекция. Применяется для приготовления блюд на пару (рыба, овощи), выпечки из сдобного теста и для стерилизации банок;
• конвектор и нижний нагреватель. Режим подходит для приготовления пиццы, хлеба и открытых пирогов;
• конвектор и верхний нагреватель. Используется при готовке запеканок, мяса, овощных суфле;
• конвектор и два нагревателя. Многофункциональный режим. Подходит для запекания объемных блюд (баранья нога, поросенок, гусь) и одновременного приготовления на нескольких уровнях. Средняя температура (170-190 ℃) рекомендуется для выпечки высоких пирогов и дрожжевого теста, более высокая (от 200 ℃) – для печенья, пряников, изделий из слоеного теста и больших кусков мяса;
• турбогриль (конвектор + гриль + верхний нагреватель). Применяется для пропекания крупных блюд сложной формы (цельных тушек птиц, поросят и т. п.) Вращаясь, воздушные массы создают эффект вертела, и блюдо равномерно покрывается корочкой по всей поверхности.

Важно! Режим конвекции делает воздух горячее на 10-15 ℃ и ускоряет процесс приготовления пищи на 30%. Учитывайте эти факты при выставлении температуры и таймера.

Конечно, конвекция в духовке увеличивает стоимость техники, однако эта функция значительно упрощает и ускоряет процесс приготовления пищи и позволяет создавать настоящие кулинарные шедевры. Готовьте с удовольствием и радуйте близких новыми и интересными рецептами!

Видео с YouTube по теме статьи:

Окончила авторский физико-математический лицей и художественную школу. Получила высшее экономическое образование по направлению «инновационный менеджмент». Фрилансер. Замужем, активно путешествует. Интересуется буддийской философией, увлекается трансерфингом и любит средиземноморскую кухню.

Нашли ошибку? Выделите текст мышкой и нажмите:

Нити из золота и серебра, которыми в старину вышивали одежду, называются канителью. Для их получения металлическую проволоку долго тянули клещами до состояния необходимой тонкости. Отсюда и пошло выражение «тянуть (разводить) канитель» – «заниматься долгой однообразной работой» или «затягивать выполнение дела».

Для борьбы с молью существуют специальные ловушки. В липкий слой, которым они покрыты, добавлены феромоны самок, привлекающие самцов. Прилипая к ловушке, они выбывают из процесса размножения, что ведет к уменьшению популяции моли.

Привычка «экономно» пользоваться стиральной машиной-автомат может привести к появлению в ней неприятного запаха. Стирки при температурах ниже 60 ℃ и короткие полоскания позволяют грибкам и бактериям с грязной одежды оставаться на внутренних поверхностях и активно размножаться.

Натяжные потолки из ПВХ-пленки способны выдерживать от 70 до 120 л воды на 1 м 2 своей площади (в зависимости от размеров потолка, степени его натяжения и качества пленки). Так что можно не опасаться протечек от соседей сверху.

Свежий лимон подходит не только для чая: очистите загрязнения с поверхности акриловой ванны, потерев половинкой разрезанного цитруса, или быстро вымойте микроволновку, поставив в нее емкость с водой и дольками лимона на 8-10 минут при максимальной мощности. Размягченную грязь останется просто вытереть губкой.

В посудомоечной машине хорошо отмываются не только тарелки и чашки. В нее можно загрузить пластмассовые игрушки, стеклянные плафоны светильников и даже грязные овощи, например картошку, но только без применения моющих средств.

Удалить накипь и нагар с подошвы утюга проще всего поваренной солью. Насыпьте на бумагу толстый слой соли, нагрейте утюг до максимума и несколько раз, слегка придавливая, проведите утюгом по солевой подстилке.

Если на любимых вещах появились первые признаки вынашивания в виде неопрятных катышков, от них можно избавиться при помощи специальной машинки – шейвера. Он быстро и эффективно сбривает сбившиеся в комки волокна ткани и возвращает вещам достойный вид.

Перед тем как выводить различные пятна с одежды, нужно выяснить, насколько безопасен выбранный растворитель для самой ткани. Его наносят в небольшом количестве на малозаметный участок вещи со стороны изнанки на 5-10 минут. Если материал сохраняет свою структуру и цвет, можно переходить к пятнам.

Источник