對流

對流 (Convection)
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

對流可藉由「液體的流動」或「較高溫粒子的集體移動到物質中較低溫區域」兩種形式發生。與傳導不同的是，熱液體的傳遞涉及較多的液體流動。而該運動發生在液體內部或液體之間，並且不可能發生在固體內部。在固體中，分子維持在相對位置導致流動無法產生，自然不會有對流現象。對流以兩種形式進行：自然對流與強迫對流。

自然對流的發生，是因為熱源周圍的液體吸收熱量後體積膨脹，其密度降低並且上升，周遭較冷液體則產生移動以取代液體原有的位置，其後，流進來的較冷液體被加熱後，再度造成流動，該過程不斷重複。驅動自然對流的主要動力是浮力，當系統受到重力或其他力量影響產生加速度時，流體密度上的差異導致重量上的差異，進一步造成浮力。相對的，強迫對流則利用幫浦、風扇或其他機具介入，利用人工的方式推動液體，使其流動。在熱傳遞中，自然與強迫對流對於熱傳遞的效率都有重要的貢獻。

為了要計算物體與周遭流體之間熱對流的速率，工程學家定義出「熱傳遞係數(heat transfer coefficient)」$$h$$ 這個參數，但與熱傳導係數不同的是，熱傳遞係數並非物質的特性之一。因為該係數受到對流發生時，相關物體的幾何形狀、液體種類、溫度、速度與其他特質的影響，相較之下更為複雜，並非僅受單一物體特性的影響。因此，熱對流係數必須針對個別系統進行分析與推論，或者進行實驗後才能得知。但對於典型的流體而言，仍然有些方程式與相關資料可加以運用。

資料來源

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_transfer