Konvektion

 

 

StrahlungLeitungKonvektionAdvektion
Home 
Flugsport 
Meteorologie 
Planet Erde 
Energietransfer 
Konvektion 

 

Hier erfahren Sie etwas ber

Konvektion

Konvektion (von lat. convehere = mittragen, mitnehmen) ist, neben den anderen Vorgngen der Wrmeleitung und Wrmestrahlung, ein weiterer Proze der bertragung von thermischer Energie von einem Ort zu einem anderen. Die Wrmebertragung erfolgt durch die Strmung von Materie (Gasen oder Flssigkeiten), welche thermische Energie mitfhrt.

Konvektion ist deshalb stets mit dem Transport von Teilchen verknpft. In Festkrpern oder im Vakuum kann es folglich keine Konvektion geben, man kann allenfalls die heien oder kalten Festkrper selbst transportieren. Konvektion beschreibt also den Transport von Wrmeenergie durch die Strmung eines - flssigen oder gasfrmigen - Mediums (Fluid).

In der Meteorologie und Ozeanographie wird der vertikale Wrmetransport als Konvektion, ein grorumiger horizontaler Transport als Advektion bezeichnet.

  • Konvektion oder Wrmestrmung ist der Transport von innerer Energie durch Flssigkeiten oder Gase. Konvektion ist also stets mit der krperlichen Bewegung eines Transportmittels verbunden. In Festkrpern kann deshalb keine Konvektion stattfinden. Konvektion ist die Mitfhrung von thermischer Energie in strmenden Flssigkeiten oder Gasen. Der Strmungsproze kommt entweder wegen der rtlichen, temperaturbedingten Dichteunterschiede von allein in Gang (natrliche Konvektion; erwrmte Luft steigt auf) oder wird technisch z.B. durch Pumpen erzwungen. Bei der Konvektion knnen wesentlich gr秤ere Wrmestrme auftreten als bei der Wrmeleitung. Im Ergebnis wird Wrme von einem festen System auf ein strmendes Fluid bertragen und als innere Energie oder Enthalpie mitgefhrt oder es wird umgekehrt ein fester Krper von einem wrmeren Fluid angestrmt und 꼆ufgeheizt.
    Konvektion ist daher die Strmung von Materie (Gasen oder Flssigkeiten), welche Wrmeenergie mitfhrt.
    Beispiel
    : Warme Luft steigt auf.

Wenn eine Flssigkeit oder ein Gas, kurz ein Fluid, von unten erwrmt wird, bewegen sich die Molekle am Boden strker. Sie nehmen dadurch mehr Raum ein, weshalb die Dichte des Fluids an dieser Stelle abnimmt. Durch die geringere Dichte wird das Fluid leichter und steigt auf. An der Oberflche gibt es seine Energie ab und wird khler. Die Bewegung der Molekle wird dadurch geringer und die Dichte des Fluids nimmt wieder zu. Das dichtere Fluid sinkt deshalb zum Boden zurck.

Ein Konvektionsstrmung ist entstanden.

 

Aus der Wohnungsheizung ist uns dieser Vorgang bekannt. Die Luft wird am Heizkrper erwrmt, dehnt sich dabei aus und steigt nach oben und khlt dabei ab. Auf der khleren Raumseite khlt sich die Luft ab, zieht sich dabei wieder zusammen, sinkt ab und strmt zurck zum Heizkrper, wo der Vorgang erneut beginnt.

In der Atmosphre geschieht derselbe Vorgang. Die Luft wird von der von der Sonne aufgeheizten Erdoberflche erwrmt und strmt nach oben - ein entscheidender Faktor fr die Entstehung von Wind, Wolken und Gewittern. Durch die Erwrmung dehnt sich die Luft aus. Unter Einwirkung der Schwerkraft steigt das erwrmte Luftpaket als Bereich mit geringerer Dichte auf (Auftrieb), whrend Bereiche mit hherer Dichte, also z.B. khlere Luft, absinken.

Konvektion

Konvektion durch Hebung vergr秤ern

Atmosphrische Konvektion

Die Erdatmosphre und die Ozeane bilden ein gigantisches System freier Konvektion mit einem Zweiphasensystem Luft/Wasser, mit Verdampfung/Kondensation und Mischung/Entmischung (Wolken/Regen) sowie Wrmequellen (solar erwrmte Flchen auf dem Festland und den Meeren) und -senken (der Sonne abgewandte Seite der Erde oder polnahe Regionen), Zirkulation (Golfstrom) usw. Grorumiger horizontaler Wrmetransport wird auch als Advektion bezeichnet.

Unter dem Begriff der atmosphrischen Konvektion versteht man das Aufsteigen erwrmter Luftmassen bei gleichzeitigem Absinken klterer Luft in der Umgebung. Konvektion ist insoweit also der vertikale Transport von Masse aufgrund einer instabilen Schichtung. Die Schichtung der Atmosphre ist durch ihre vertikale Struktur gekennzeichnet, wozu Temperatur, Druck und Wasserdampfgehalt (im Ozean der Salzgehalt) beitragen. Grund fr die Konvektion ist die Sonneneinstrahlung, die bodennahe Luftschichten erwrmt, welche dann aufgrund ihrer geringeren Dichte aufsteigen knnen. Sobald ein Luftpaket leichter ist als seine Umgebung, beginnt es aufzusteigen. In gr秤eren Hhen sinkt der Druck, die Luft dehnt sich aus und wird dadurch klter. Somit verndert sich die Dichte des Luftpakets durch interne Prozesse. Die Dichte der Umgebungsluft ndert sich jedoch ebenfalls entsprechend den atmosphrischen Bedingungen. Sobald die aufgestiegene Luft wieder dieselbe Dichte hat wie die Umgebung, verschwindet der Antrieb der Konvektion, auch wenn es aufgrund der Trgheit noch ein berschieen ber diesen Punkt hinaus geben kann. Dies ist sptestens an der Tropopause der Fall, weil dort die Umgebungsluft mit der Hhe sogar wieder wrmer wird.
Fr die absinkenden Prozesse gilt dies entsprechend.

berstrmt die Luft eine Wasseroberflche, kommt es, solange der Dampfdruck der Luft unter seinem Sttigungsdampfdruck liegt, also noch nicht gesttigt ist, zu einer Diffusion des Wassers in die Gasphase. Auch wenn die Luft wrmer ist als das Wasser, khlt sich die Flssigkeit dabei ab, da ihr die Verdunstungswrme entzogen wird. In diesem Fall spricht man von Verdunstung, weil die Gasphase nicht aus reinem Dampf der Flssigkeit besteht. Da Wasserdampf eine geringere Dichte hat als trockene Luft, ist die feuchte Luft ebenfalls leichter. Ohne da ein Temperaturunterschied zur umgebenden trockenen Luft erforderlich wre, ist nun das feuchte Luftpaket gegenber der trockenen Luft leichter und steigt folglich auf. Ist die feuchte Luft zudem wrmer, wird das den Vorgang zustzlich verstrken. Beim Aufstieg khlt die feuchte Luft ab. Erreicht sie dabei das Kondensationsniveau, bilden sich Konvektionswolken aus, wobei latente Wrme freigesetzt wird, welche die Abkhlung vermindert. Das sorgt in Mitteleuropa vor allem in den Sommermonaten fr teils heftige Gewitter mit Schauern und starken Windben.

Durch das Zusammenwirken dieser Faktoren entsteht letztlich unser Wetter.

Aber nicht zuletzt sind es die so enstehenden Aufwinde, die uns den Segelflug erlauben.

Zirkulation

atmosphrische Konvektion vergr秤ern

 

Home zurck Seitenanfang weiter

HomeFlugsportJuraJakobswegDownloadsFeinstaubber michImpressumDatenschutzSitemap