Вода - плохой проводник теплоты, а воздух еще хуже. Почему же тогда вода быстро прогревается в чайнике, температура воздуха в разных частях комнаты одинакова? Причина этого - земная гравитация, а процесс, возникающий в газах и жидкостях под действием земного притяжения называется конвекцией.
Вода в чайнике полностью и быстро прогревается, так как нижние слои, нагреваясь, расширяются, становятся легче и поднимаются вверх, а их занимают более тяжелые, холодные слои. Нагреть воду в невесомости будет не так то просто.
Почему радиаторы отопления устанавливают, как можно ближе к полу, а форточки открываются вверху окна? Батареи, чтобы не мешались, можно бы поднять наверх, а форточку сделать пониже. Но если бы кто-то так сделал, то сразу бы обнаружили, что комната при новом устройстве не прогревается и не проветривается.
Потому что у конвекции есть один замечательный закон: чтобы конвекция произошла нагревать надо снизу, а охлаждать сверху.
С воздухом в комнате происходит тоже самое,что и с водой, при нагревании в чайнике. Воздух в нижних слоях начинает нагреваться от радиатора отопления. Он расширяется и поднимается к потолку. Его место внизу занимают холодные, тяжелые слои воздуха. То есть идет постоянное перемешивание, непрерывное течение воздуха - теплого снизу вверх и холодного сверху вниз.
Открыв окно для проветривания мы запускаем поток холодного воздуха, он тяжелый и опускается вниз, вытесняя теплый в открытое окно.
Печное отопление, камины, трубы в котельных, керосиновые лампы - все эти устройства требуют так называемой тяги. Чем выше труба, тем лучше будет гореть топливо (дрова, уголь и т.п), то есть будет лучше тяга.
Потому что тяга - это скорость, с которой холодный воздух устремляется в топку печи, горелку лампы. И она зависит от разности давлений холодного воздуха вне трубы и теплого воздуха в трубе. Чем выше столб воздуха, тем больше будет разность давлений. Поэтому трубы котельных высокие, а заводов еще выше.
В условиях невесомости, такое явление, как тяга возникать не будет. Да и вообще конвекции в невесомости не будет. Поэтому в космическом корабле не получится пользоваться спичками или зажигалками. Продукты сгорания не будут подниматься и не будут давать гореть пламени. "Задушат "его.
Воздух - теплоизолятор, и с его помощью можно сохранять тепло, но только при условии, что мы избежим конвекции. Конвекция уничтожает теплоизоляционные свойства газов. Устранить конвекцию можно, применяя пористые и волокнистые материалы. Они удерживают слой воздуха, не дают ему конвектировать.
Например, есть такой уникальный материал - гагачий пух. Из такого пуха можно изготовить спальный мешок весом меньше полукилограмма из-за исключительной тонкости волокон. Полкилограмма этого пуха могут задержать столько же воздуха, как десять килограмм ваты.
Двойные, тройные стеклопакеты (рамы) - это тоже способ борьбы с конвекцией. Воздух между стеклами не участвует в конвекции с воздухом в комнате. Всякое движение воздуха усиливает перемешивание и увеличивает передачу тепла.
Вот такая она - конвекция.