Конвекция - это процессы перемещения по вертикали в подвижной среде (жидкости, газе, плазме) , вызванные силами плавучести. если появляется в подвижной среде объём, имеющий меньшую плотность, то он становится "легче" окружающей среды и начинает подниматься вверх, а при этом более плотные и тяжёлые объёмы начинают опускаться вниз, т. е. начинается вертикальная циркуляция и соответствующие потоки в этой подвижной среде. этот процесс наблюдается и проявляется в совершенно различных вариантах и средах. его можно проиллюстрировать массой примеров. 1. в чайнике (кастрюле, , когда его нагревают снизу, начинаются циркуляционные вертикальные конвективные токи - по центру, над точкой нагрева "всплывают" вверх более тёплые и нагретые массы воды, а по краям - более холодные вниз. 2. в атмосфере в результате либо нагрева подстилающей поверхности (термическая конвекция) либо из за прихода на тёплую поверхность холодного воздуха (динамическая конвекция) начинаются мощные вертикальные движения, в результате которых поднимающиеся вверх воздушные массы за счёт расширения, конденсируются и формируют мощные конвективные облака (см. фото и вид с экрана метеолокатора) . эти облака являются причиной мощнейших явлений природы - ливней, гроз, града и шквалов. поэтому за этими облаками следят метеорологи по данным метеолокаторов и спутников и о них. недавно под донецком диспетчеры не экипаж ту-154 о сверхмощном грозовом облаке, которое им встретилось на пути и самолёт, попав в верхней части облака в сильнейшую турбулентность, потерял , перешёл в штопор и разбился. всё это следствие именно конвекции. 3. на солнце перегретые массы плазмы изнутри светила вырываются иногда вверх из-за конвекции, поднимаясь вверх, по инерции "вылетают" на тысячи километров над поверхностью солнца (протуберанцы) , а затем, охладившись, снова вниз. а поскольку их температура так высока, что их светимость смещена в коротковолновую часть спектра, то в видимой части спектра такие области меньшую яркость, почему их и называют "тёмными пятнами" на солнце. и это также следствие конвекции, но в плазме, из которой состоит солнце.
1)
Энергия, которую даёт спирт массой m = 20 г = 0.02 кг:
Q = Lm, где L - удельная теплота сгорания спирта = 3 * 10^6 Дж/кг.
Вся энергия уходит на нагрев воды массой M:
Lm = cM(t - t₀), где c - удельная теплоёмкость воды = 4200 Дж/(кг * °С).
Отсюда M:
M = Lm / c(T - T₀)
M = (3 * 10^6 Дж/кг * 0.02 кг) / (4200 Дж/(кг * °С) * (100 °С - 20 °С)) ≈ 0,17857 кг = 178,57 г
2)
Энергия, которая потребовалась на нагревание воды:
Q = cm(T - T₀), где m - масса воды = 2 кг.
Формула энергии, которую выделяет электрическая сеть с некоторым напряжением U и силой тока I:
Q = UIt
Отсюда сила тока в цепи:
I = Q / Ut = cm(T - T₀) / Ut
I = (4200 Дж/(кг * °С) * 2 кг * (100 °С - 20 °С)) / (220 В * 1800 с) ≈ 1,7 А