Convection ( کانوِکشن)
همرفتی یا کانوکشن یکی از سه روش اصلی انتقال گرما است. دو روش دیگر رسانش (Conduction) و تابش (Radiation) هستند. همرفتی به طور خاص در سیالات (مایعات و گازها) اتفاق می‌افتد.
همرفتی چگونه کار می‌کند؟
همرفتی زمانی رخ می‌دهد که گرما توسط حرکت واقعی ذرات سیال منتقل می‌شود. این فرآیند معمولاً به دلیل تفاوت در چگالی اتفاق می‌افتد:
* گرم شدن و کاهش چگالی :
وقتی بخشی از یک سیال (مثلاً آب یا هوا) گرم می‌شود، ذرات آن انرژی بیشتری گرفته، با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند و از هم فاصله می‌گیرند. این باعث می‌شود که حجم آن بخش از سیال افزایش یابد در حالی که جرم آن ثابت می‌ماند، در نتیجه چگالی‌اش کاهش می‌یابد.
* بالا رفتن سیال گرم :
چون سیال گرم چگالی کمتری دارد، سبک‌تر می‌شود و به سمت بالا حرکت می‌کند (مثل بالا رفتن یک بالن هوای گرم).
* جایگزینی با سیال سرد :
همزمان، سیال سردتر و چگال‌تر که سنگین‌تر است، به سمت پایین حرکت کرده و جای سیال گرم را می‌گیرد.
* چرخه همرفتی :
سیال سرد به نوبه خود گرم می‌شود، چگالی‌اش کاهش می‌یابد و بالا می‌رود، و این چرخه تکرار می‌شود. این چرخه مداوم را جریان همرفتی می‌نامند.
مثال‌های روزمره از همرفتی :
* گرم شدن آب در قابلمه
وقتی آب را در قابلمه گرم می‌کنید، آب ته قابلمه که نزدیک شعله است، گرم شده و سبک‌تر می‌شود و به بالا می‌رود. آب سردتر از سطح به پایین می‌آید و جای آن را می‌گیرد و گرم می‌شود. این چرخه ادامه پیدا می‌کند تا تمام آب گرم شود.
* گرمایش شوفاژ :
هوای نزدیک رادیاتور شوفاژ گرم شده، چگالی‌اش کم می‌شود و به سمت سقف می‌رود. هوای سردتر از قسمت‌های دیگر اتاق به سمت رادیاتور می‌آید و گرم می‌شود، و به این ترتیب گرما در اتاق پخش می‌شود.
* نسیم دریا و خشکی :
در طول روز، خشکی سریع‌تر از آب گرم می‌شود. هوای گرم بالای خشکی بالا می‌رود و هوای خنک‌تر از روی دریا به سمت خشکی می‌وزد (نسیم دریا). در شب، خشکی سریع‌تر از آب سرد می‌شود، هوای بالای آب گرم‌تر می‌شود و بالا می‌رود و هوای سرد از خشکی به سمت دریا می‌وزد (نسیم خشکی).
* فرهای کانوکشن :
در این فرها، یک فن هوای گرم را به طور مداوم در سراسر محفظه فر به گردش در می‌آورد. این باعث می‌شود گرما به طور یکنواخت‌تر و سریع‌تر به غذا برسد و پخت یکنواخت‌تر شود.
تفاوت همرفتی با رسانش و تابش :
* رسانش :
انتقال گرما از طریق تماس مستقیم ذرات (مثلاً گرم شدن دسته فلزی قاشق در چای داغ). در رسانش، ذرات خود حرکت نمی‌کنند، بلکه انرژی را به ذرات مجاور منتقل می‌کنند.
* تابش :
انتقال گرما از طریق امواج الکترومغناطیسی (مانند گرمای خورشید یا گرمای ساطع شده از آتش). تابش برای انتقال گرما نیازی به واسطه مادی ندارد.