Konvekce v okolním světě (Vladimir Alexejevič Iljin) /

Konvekce je pohyb nerovnoměrně zahřáté kapaliny nebo plynu, v důsledku čehož se prostředí mísí a ustálí se v něm konstantní teplota. Konvekce se vyskytuje všude ve světě kolem nás: v místnosti doma, ve vroucí konvici nebo hrnci, mezi okenními rámy, v atmosféře a oceánu Země a jiných planet, v hlubinách Země, ve hvězdách včetně Slunce a také ve vesmíru při různých procesech.
Obecně lze teplo z teplejšího tělesa na chladnější přenášet třemi způsoby: vedením, konvekcí a zářením. V prvním případě se teplo přenáší kmitajícími molekulami bez přenosu hmoty; při konvekci se energie přenáší samotnými proudy plynu nebo kapaliny; ve třetím případě se energie přenáší elektromagnetickým zářením.
Uvažujme mechanismus tepelné konvekce v plynech a kapalinách. Studený vzduch, který přichází do styku s plynovým sporákem, lampou, radiátorem nebo jiným horkým povrchem, se jím zahřívá a rozpíná. Hustota roztaženého vzduchu je menší než hustota studeného vzduchu, a proto se vrstva teplého vzduchu vznáší ve studeném vzduchu, protože Archimédova vztlaková síla působící na teplý vzduch ze studené strany zdola nahoru je větší než gravitační síla působící na teplý vzduch, směřující dolů. Poté se ohřeje další vrstva vzduchu a začne se pohybovat nahoru, navazující na první, a vše se opakuje. Konvekce se tedy vyskytuje nejen v našich obytných prostorách, ale i v přírodě.
Energie se přenáší úplně stejným způsobem, když se kapalina zahřívá. Zahřáté spodní vrstvy kapaliny jsou vytlačovány studenou vodou a stoupají vzhůru. Díky tomuto pohybu se veškerá voda rovnoměrně zahřívá. Stejně jako v plynu se zde energie přenáší z jednoho místa na druhé proudy hmoty – vody. Takto se ohřívá voda v konvici na čaj nebo v hrnci s polévkou.
Konvekce se široce používá v technologii, například v chladicích a topných zařízeních, v různých technologických procesech (v ocelářském průmyslu atd.). Konvekce je zejména základem pro ohřev a chlazení vzduchu v místnostech. Chladicí zařízení se umisťují nahoře, blíže ke stropu, aby docházelo k volné konvekci, protože studený, hustší vzduch bude klesat dolů a vytlačovat teplý, méně hustý vzduch, čímž se místnost v horkém počasí ochlazuje. Při vytápění shora je konvekce obtížná, protože ohřátý teplý vzduch nebo kapalina nemohou klesat dolů. Z těchto důvodů se topná zařízení umisťují dole. V důsledku konvekce se vzduch ohřívá a u stropu místnosti se zahřívá více než u podlahy.
V bytech se instalují dvojité okenní rámy (někdy i trojité), aby se v zimě snížily tepelné ztráty v důsledku konvekčních procesů. Mezi okenními tabulkami dochází k konvektivnímu pohybu: teplý vzduch stoupá v blízkosti teplejší vnitřní tabulky a studený vzduch klesá v blízkosti chladnější vnější tabulky, proudění vzduchu zespodu a shora je uzavřeno. V tomto případě se teplo přenáší z vnitřní tabulky na vnější. Tento proces je však pomalejší, než kdyby bylo okno jedno.
Uvažovali jsme o volné přirozené tepelné konvekci. Pokud je nerovnoměrně zahřátá kapalina nebo plyn míchán čerpadlem nebo míchadlem, dochází k nucené konvekci. Konvekcí se často rozumí nejen pohyb média způsobený nerovnoměrným ohřevem (tepelná konvekce), ale také pohyb kapaliny nebo plynu způsobený jinými důvody, jako jsou vibrace, elektrická nebo magnetická pole. Dále konvekcí budeme rozumět tepelnou konvekci.
V atmosféře jsou větry konvekční proudy obrovského rozsahu. Konvekce vysvětluje například vánek, který vzniká na pobřeží moří. Vznikají v důsledku nerovnoměrného ohřevu povrchu Země a vody sluncem, stejně jako v důsledku rozdílné rychlosti jejich ochlazování v noci.
V létě se pevnina ohřívá sluncem rychleji než hladina moře, takže vzduch nad pevninou se ohřívá více než nad vodou. V relativně průhledné vodě se teplo slunečních paprsků šíří do značné hloubky a změna povrchové teploty bude malá, zatímco na pevnině se ohřívá pouze nejpovrchnější vrstva půdy. Hustota vzduchu se snižuje, stoupá a jeho tlak se stává menším než tlak chladnějšího vzduchu nad mořem. V důsledku toho proudí chladnější vzduch od moře do místa nízkého tlaku u dna – fouká vítr. Toto je denní vánek. V noci se pozoruje opačný jev: pevnina, ohřátá během dne pouze v tenké vrstvě, se ochlazuje rychleji než voda, ochlazuje se a zvyšuje se její hustota i u vzduchu nad pevninou. Voda se ochlazuje pomaleji než pevnina a vzduch nad pevninou se ochlazuje více než nad vodou. Vzniká noční vánek – studený vítr od pobřeží k moři.
Konvektivní procesy probíhají i uvnitř hvězd, včetně Slunce. Podle moderních představ probíhají termonukleární reakce (reakce přeměny některých chemických prvků na jiné s velkým uvolněním energie) pouze v centrálních oblastech Slunce, které se od jeho středu nerozprostírají dále než 0,3 poloměru. Blíže k povrchu se nenacházejí žádné zdroje energie. To znamená, že energie uvolněná v důsledku termonukleární fúze musí být přenášena ven tloušťkou horké plazmy. Od 0,3 do 0,7 slunečního poloměru (od středu) se energie přenáší zářením z vrstvy do vrstvy. V tomto případě vrstvy nemění svá místa a energie vyzařovaná spodní vrstvou je absorbována horní vrstvou a poté znovu vyzařována atd. K velmi pomalému „úniku“ záření ze středu Slunce na povrch dochází v průběhu nejméně milionu let. Ve vzdálenosti přibližně 0,3 slunečního poloměru od povrchu je hlavním procesem přenosu energie z hlubin ven konvekce, při které se látka míchá – stoupá a klesá vertikálně, podobně jako voda v nádobě ohřívané zespodu. Konvekční zóna sahá až k fotosféře (spodní vrstvě sluneční atmosféry) a granulace na povrchu Slunce naznačuje konvekci probíhající v subfotosférických vrstvách. S pomocí dalekohledu lze na povrchu Slunce vidět mnoho zrn (granulí). Velikosti granulí nejsou jednotné a v průměru dosahují několika set kilometrů. Životnost jednotlivých granulí je asi 8 minut. Neustále se objevující a mizející granule naznačují, že látka, ze které se fotosféra skládá, je v nepřetržitém konvekčním pohybu. Granule jsou vrcholy konvekčních proudů pronikajících fotosférou. Granule jsou vždy pozorovány na celém povrchu Slunce, který lze přirovnat k obrovskému vroucímu kotli s rýžovou kaší (s povrchovou teplotou asi 6000 stupňů K).
Když se konvekce zpomalí, na povrch se dostává méně energie a vznikají tam chladnější a tmavší oblasti fotosféry – sluneční skvrny. Kromě toho jsou na Slunci pozorovány fakule – útvary, které jsou světlejší (a tedy teplejší) než fotosféra. Objevují se krátce před objevením slunečních skvrn a existují v průměru třikrát déle než sluneční skvrny. V místech, kde jsou pozorovány fakule, je na povrch Slunce přivedena teplejší hmota než v jiných oblastech fotosféry. To je způsobeno lokálním zesílením konvekce v subfotosférických vrstvách.

© Autorská práva: Vladimir Alexejevič Iljin, 2017
Osvědčení o zveřejnění č. 217063001370

Možná bych se měl zmínit i o vzniku struktur, jako jsou Benardovy buňky. V časopise Chemistry and Life (2008, č. 7) jsem publikoval článek s názvem „Dvě studie o struktuře Země“ – hypotézu, že podobné procesy ovlivnily vznik Země (je na mém webu – odkaz na mé stránce. Na webu – stránka „Moje vědecké články“).

Samozřejmě. Není možné pokrýt všechny jevy spojené s konvekcí v jednom článku.
Děkuji. Přečtu si to.

Pro zlepšení webu používáme soubory cookie. Pobytem na webu souhlasíte s podmínkami používání souborů cookie. Chcete-li si přečíst Zásady zpracování osobních údajů a souborů cookie, klikněte sem.

Portál Proza.ru poskytuje autorům možnost volně publikovat svá literární díla na internetu na základě uživatelské smlouvy. Veškerá autorská práva k dílům náleží autorům a jsou chráněna zákonem. Přetisk díla je možný pouze se souhlasem jeho autora, na kterého se můžete odkázat na jeho autorské stránce. Za texty děl odpovídají autoři samostatně na základě pravidel publikování a legislativy Ruské federace. Údaje uživatelů jsou zpracovávány na základě Zásad zpracování osobních údajů. Můžete si také prohlédnout podrobnější informace o portálu a kontaktovat administraci.

Denní návštěvnost portálu Proza.ru je asi 100 tisíc návštěvníků, kteří si celkem prohlédnou více než půl milionu stránek podle počítadla návštěvnosti, které se nachází vpravo od tohoto textu. Každý sloupec obsahuje dvě čísla: počet zobrazení a počet návštěvníků.

© Všechna práva vyhrazena autorům, 2000-2025. Portál funguje pod záštitou Ruského svazu spisovatelů. 18+

Konvekce zlepšuje kvalitu pečených pokrmů a pomáhá šetřit čas. Tato funkce musí být použita správně. Díky několika drobnostem bude pečení s konvekcí snadné a příjemné.

Existují dva typy konvekce

Autor potravin a vývojář receptů Aaron Hutcherson v článku pro The Washington Post uvedl, že konvekce může být buď přirozená, nebo nucená. První nastává v jakékoli troubě, když ohřátý vzduch stoupá a studený klesá. Vzniká tak teplotní rozdíl, který brání rovnoměrnému propečení jídla.

Co je konvekční režim v troubě?

Stránka s tipy Real Simple vysvětluje, že konvekční režim aktivuje ventilátor, který míchá horký a studený vzduch uvnitř trouby, což zajišťuje stejné teploty ve všech zónách trouby. Konvekční režim je označen speciální ikonou

Jak vypadá konvekční režim v troubě?

Stránka s tipy pro spotřebitele Spotřebitel říká, že konvekce je označena ikonou ventilátoru se třemi nebo čtyřmi lopatkami. Většina pecí má také kombinované režimy, které umožňují zapnout konvekci spolu s grilem, horním nebo spodním topným tělesem. Tyto režimy mají své vlastní ikony, které obsahují také symbol ventilátoru. Abyste přesně zjistili, co znamenají, stačí si pozorně přečíst návod k obsluze vybrané trouby.

Jídla se připravují rychleji

Proč potřebujete konvekci v troubě? Kulinářský web The Kitchn píše, že konvekce aktivně pohybuje vzduchem uvnitř trouby, což zajišťuje rovnoměrné a rychlejší vaření. Účinnost konvekce je zvláště patrná, když musíte péct velké kusy masa nebo celou zeleninu a ryby. Konvekční trouba má své výhody a nevýhody.

Jak povolit konvekční režim?

Otočte spínač trouby tak, aby zářez na něm byl naproti ikoně konvekce nebo kombinovaného režimu ohřevu.

Konvenční receptury vyžadují úpravu

Web Martha Stewart uvádí, že všechny recepty na světě byly vytvořeny pro konvenční trouby. To znamená, že je třeba je přizpůsobit pecím, které jsou vybaveny konvekcí. Možná bude nutné upravit dobu nebo teplotu vaření. V prvním případě musíte zkrátit čas uvedený v receptu o 25% a ve druhém snížit doporučenou teplotu o 10-20 °C. Před provedením jakýchkoli změn v receptu se ujistěte, že vaše konvekční trouba nemá funkci automatického nastavení. Pokud ano, taková úprava není potřeba, trouba vše udělá sama.

Musíte sledovat proces vaření

Food magazine Tasting Table poznamenává, že při přípravě jídel je nutná zvýšená ostražitost. Zkuste se častěji dívat do trouby a vizuálně kontrolovat připravenost pokrmu nebo pečiva. V tomto případě je vhodné otvírat troubu méně často, protože únik horkého vzduchu narušuje proces vaření. Konečnou kontrolu připravenosti proveďte o 5 minut dříve, než je čas uvedený v receptu. Upečené zkontrolujte dřevěnou špejlí a maso potravinářským teploměrem. Webová stránka vlády USA Food Safety připomíná, že drůbež bude hotová, pokud teplota uvnitř tlusté části stehna stoupne na 74, vepřové a hovězí maso by mělo být vyjmuto z trouby za předpokladu, že se uvnitř zahřálo na 63, a výrobky z mletého masa – do 71.

Existují požadavky na nádobí

Domácí a lifestylový magazín Hanker píše, že v troubě lze použít plechy na pečení a pánve z jakéhokoli materiálu. Neměly by však těsně přiléhat ke stěnám trouby a být tlustostěnné. Masivní nádobí, jako je zapékací mísa, výrazně snižuje účinnost proudění vzduchu a vysoké stěny a poklice zabraňují volné cirkulaci horkého vzduchu. Pokud nemáte k dispozici tenkostěnné nádobí, použijte hliníkové jednorázové pečicí plechy nebo umístěte těžké nádobí úplně dole, aby účinně absorbovalo teplo z topného tělesa. Na muffiny byste neměli používat plechy s prohlubněmi, ale volně stojící kovové nebo silikonové formy.

Můžete upéct několik dávek cukroví a pizzy najednou

Aby horký vzduch volně proudil nad pečeným pokrmem v troubě, je nutné používat plechy a formy s nízkými (až 5 cm) stranami, vysvětluje web o domácnosti a kuchyni Ehow. Drobnosti, jako jsou buchty a sušenky, se nejlépe pečou na plechu obráceném dnem vzhůru. Stejně tak je ideální péct mazanec a pizzu v horkovzdušné troubě. Díky aktivní cirkulaci horkého vzduchu můžete v troubě upéct několik dávek cukroví nebo pizzy najednou.

Fólie může spotřebič poškodit

Místo vaření Yummiest Food říká, že fólie by se neměla používat v konvektomatech kombinovaných s mikrovlnnou troubou. Fólie v nich se může vznítit a zničit zařízení. V ostatních případech je lepší použít alobal pouze na přikrytí předčasně zhnědlého pokrmu. Nezakrývejte dno pánve nebo pánve fólií ve snaze udržet je čisté, protože to zabrání rovnoměrnému propečení jídla.

Pergamenový papír může zničit pečivo.

Šéfkuchař IQ pro domácí vaření poznamenává, že list pergamenového papíru může způsobit katastrofu v konvekční troubě, když se použije k pokrytí jemného pečiva. Ventilátor odfoukne pergamen, což způsobí spálení předmětů. Opatrní byste měli být také při používání pečícího papíru, když na něm pečete malé sušenky. Pokud vzduch zvedne okraje papíru, upečené zboží se zničí. Aby se tomu zabránilo, je nutné papír zajistit svorkami nebo nahradit opakovaně použitelnou silikonovou podložkou.

Konvekční režim není vhodný pro všechna jídla

The Kitchn píše, že když jde o jemné výrobky z těsta, vějíř jen uškodí. S přirozenou konvekcí (bez ventilátoru) je lepší vařit suflé, piškoty, želé koláče a chléb. V případě druhého jmenovaného je rada nejednoznačná. Někteří kuchaři mají rádi křupavou kůrku, kterou vytváří konvekce, jiní jsou nespokojeni se suchou střídkou chleba. Při přípravě sladkostí s různými cukrářskými polevy je lepší nezapínat konvekci, proud vzduchu je může odfouknout.

Konvekční trouba je velmi pohodlný vynález, který pomáhá šetřit čas a peníze. S jeho pomocí se pokrmy připravují mnohem rychleji. Pokud použijete konvekci správně, jsou rovnoměrně pokryty obzvláště chutnou zlatohnědou kůrkou a jsou uvnitř dokonale propečené.