什么是自由对流(Free Convection)？

自由对流，也称为自然对流，是一种现象，当流体或气体由于其内部的密度变化而移动时，而不是对外部运动源（如风扇或涡轮机）的响应而发生的现象。自然对流在自然界中可以看到，这并不奇怪，它在许多不同的自然过程中起作用，也可以在人类控制的环境中看到，从厨房到化学实验室。这与强制对流不同，强制对流是通过设备（如风扇）的运动来强制运动的，如在对流烤箱中所见海洋是自由对流的结果。当流体变得不稳定时，自然对流就发生了。一个区域变得比其他区域更热，失去了密度，它开始上升，形成了一个小电流。当它上升时，热量被转移到周围较冷的流体中。出现了洋流和涡流。在自然对流的一个简单例子中，如果把食用色素染色过的热水滴到一个装有未染色冷水的透明玻璃碗中，就可以跟踪染色水的运动，直到混合物稳定下来，运动停止。自由对流依赖牛顿；s冷却定律。牛顿冷却定律在自由对流中起着关键作用。根据牛顿的观点，流体内部温度的变化率可以视为与流体和周围环境之间的差异成正比。这会影响自由对流，因为温度的变化会产生不稳定性，例如，天气系统受到太阳辐射、与冷水接触等冷热空气运动的严重影响，海洋环流是自由对流的直接结果当水向两极移动时，它会变冷，密度变大，下沉到海底。同时，向赤道移动的水会变热变轻，上升到水面。这就在整个海洋中产生了一系列复杂的洋流，产生了持续的循环，使海洋中的水保持恒定的运动。对流理论也解释了其他的自然过程，例如地壳下流体的运动。我们脚下的液体移动在许多自然过程中起着作用，由于地球内部的温度变化，这些流体不断运动，对流也可以相互交叉，如海洋和海洋附近的天气系统之间的相互作用所示，这些系统受洋流运动引起的温度变化的影响。