Артыкул пра цеплаперадачу з дапамогай канвекцыі
Вы калі-небудзь былі на пляжы ў сонечнае надвор'е? У ясны дзень на пляжы заўсёды дзьме вецер з мора. Чаму на пляжы заўсёды вецер, і чаму марскі брыз (вецер, які дзьме з мора на сушу) узнікае ўдзень, а берагавы брыз (вецер, які дзьме з сушы на мора) — уначы? Чаму ў сезон дажджоў хмары могуць апускацца на схілы? Чаму вецер адчуваецца прахалодным? Адказы на гэтыя пытанні тычацца ўдзельнай цеплаёмістасці сушы і мора, пашырэння, шчыльнасці і цеплаперадачы шляхам канвекцыі!
Добра і правільна зразумеўшы тэму, вы зможаце адказаць на пытанні вышэй і на іншыя пытанні, якія вы можаце задаць пазней.
Перадача цяпла шляхам цеплаправоднасці звычайна адбываецца ў цвёрдых аб'ектах або ад цвёрдых аб'ектаў да вадкіх аб'ектаў (і ад вадкіх аб'ектаў да цвёрдых аб'ектаў), або ад цвёрдых аб'ектаў да газападобных аб'ектаў (і ад газападобных аб'ектаў да цвёрдых аб'ектаў). У той час як перадача цяпла шляхам канвекцыі звычайна адбываецца ў вадкіх аб'ектах (напрыклад, вадзе) і газападобных аб'ектах (напрыклад, вадзе). Перадача цяпла шляхам канвекцыі - гэта перадача цяпла, якая суправаджаецца перадачай цяпла аб'ектамі. Каб лепш зразумець перадачу цяпла шляхам канвекцыі, разгледзьце выпадак, напрыклад, нагрэтую ваду з дапамогай агню. Калі вада ў ёмістасці награваецца агнём, цяпло пераходзіць ад агню (высокая тэмпература) да ёмістасці (нізкая тэмпература) шляхам цеплаправоднасці і выпраменьвання. Затым цяпло пераходзіць з ёмістасці (вышэйшая тэмпература) да вады паблізу ёмістасці (ніжэйшая тэмпература) шляхам цеплаправоднасці. Дадатковае цяпло прыводзіць да павышэння тэмпературы вады паблізу ёмістасці.
Павышэнне тэмпературы вады прыводзіць да пашырэння вады або павелічэння аб'ёму вады. Таму што з павелічэннем аб'ёму вады шчыльнасць вады памяншаецца. Вада каля дна ёмістасці мае больш высокую тэмпературу, чым вада побач з ёй. Іншымі словамі, вада каля дна ёмістасці мае большы аб'ём і меншую шчыльнасць, у той час як вада над ёй мае меншы аб'ём і больш высокую шчыльнасць. Розніца ў шчыльнасці прыводзіць да таго, што вада на паверхні ёмістасці, якая мае больш высокую шчыльнасць, рухаецца ўніз, а вада каля дна ёмістасці, якая мае меншую шчыльнасць, рухаецца ўверх. Гэты працэс адбываецца бесперапынна, пакуль уся вада ўнутры не мае аднолькавай тэмпературы (калі ціск паветра складае 1 атмасферу, то вада ў ёмістасці выпараецца або кіпіць пры тэмпературы 100 ° C).
Узнікненне наземных вятроў і марскіх брызаў таксама ўключае перадачу цяпла шляхам цеплаправоднасці і канвекцыі. Удзельная цеплаёмістасць сушы меншая за ўдзельную цеплаёмістасць марской вады. Такім чынам, зямля награваецца хутчэй, калі яна знаходзіцца пад уздзеяннем сонца, і халаднее, калі надыходзіць ноч. Цяпло сушы хутчэй награвае паветра над ёй (цяпло пераходзіць ад сушы да паветра шляхам цеплаправоднасці). Тэмпература паветра павышаецца, і паветра пашыраецца. У выніку шчыльнасць паветра памяншаецца. Наадварот, тэмпература марской вады халаднейшая, таму паветра над узроўнем мора таксама халаднейшае, чым паветра на паверхні сушы.
Паветра на паверхні мора халаднейшае, таму яго шчыльнасць вышэйшая. Розніца ў шчыльнасці паветра прымушае паветра на паверхні мора рухацца да сушы, а паветра на зямлі — уверх. Чым далей ад паверхні зямлі, тым больш паветра памяншаецца, таму што сіла цяжару Зямлі памяншаецца. Паколькі колькасць паветра памяншаецца, ціск паветра таксама памяншаецца.
Гарачае паветра на сушы, якое падымаецца ўверх, астуджаецца, бо яно знаходзіцца далей ад паверхні зямлі, і ціск паветра памяншаецца. Халоднае паветра затым рухаецца ўніз, не да паверхні сушы, а да паверхні акіяна, дзе тэмпература ніжэйшая за нуль. Гэты працэс адбываецца бесперапынна, таму існуе паток паветра ад мора да сушы. Карацей кажучы, паветра каля паверхні мора рухаецца да зямлі, паветра каля паверхні зямлі рухаецца ўверх, а паветра над ёй рухаецца да паверхні мора.
Чаму дым заўсёды падымаецца ўверх? Дым падымаецца ўверх, таму што тэмпература вышэйшая за тэмпературу навакольнага паветра. Паколькі тэмпература дыму вышэйшая, аб'ём павялічваецца, а шчыльнасць памяншаецца. Меншая маса дыму стварае меншы ціск у параўнанні з ціскам навакольнага паветра. Паветра вакол дыму цісне дым уверх.
Чаму ў сезон дажджоў воблака апускаецца? У сезон дажджоў воблакі ўтрымліваюць шмат вадзяной пары, таму шчыльнасць аблокаў павялічваецца. Аблокі, якія ўтрымліваюць шмат вадзяной пары і маюць вялікую шчыльнасць, рухаюцца ўніз да месца, дзе паветра вакол мае такую ж шчыльнасць, як і шчыльнасць аблокаў. Вы можаце задаваць пытанні і адказваць на многія рэчы, звязаныя з гэтай тэмай, калі вы добра і правільна зразумелі прыведзенае вышэй тлумачэнне.
