Byli jste někdy na pláži za slunečného dne? Za slunečného dne na pláži vždy fouká vítr od moře k pevnině. Proč na pláži vždy fouká vítr a proč se přes den objevuje mořský vánek (vítr fouká od moře k pevnině) a v noci pevninský vánek (vítr fouká z pevniny k moři)? Proč se v období dešťů snášejí mraky na horské svahy? Proč je vítr chladný? Odpovědi na tyto otázky se týkají specifického tepla pevniny a moře, roztažnosti, hustoty a přenosu tepla konvekcí ( přenosu tepla ). Správným pochopením tohoto tématu budete schopni odpovědět na výše uvedené otázky a další otázky, které si můžete položit později.
Přenos tepla vedením obvykle probíhá v pevných látkách nebo z pevných látek do kapalin (z kapalin na pevné látky) nebo z pevných látek do plynů (z plynů na pevné látky). Přenos tepla konvekcí obvykle probíhá v kapalinách (např. voda) a plynech (např. vzduch).
Konvekční přenos tepla je přenos tepla doprovázený pohybem hmoty. Pro lepší pochopení konvekčního přenosu tepla si představme například ohřev vody ohněm. Když se voda v nádobě ohřívá ohněm, teplo se přenáší z ohně (vysoká teplota) do nádoby (nízká teplota) vedením a sáláním. Teplo se poté vedením přesouvá z nádoby (vyšší teplota) do vody v blízkosti nádoby (nižší teplota). Toto dodatečné teplo způsobuje zvýšení teploty vody v blízkosti nádoby. Zvýšení teploty způsobuje rozpínání vody a zvětšování jejího objemu. S rostoucím objemem se snižuje její hustota . Voda v blízkosti dna nádoby má vyšší teplotu než voda nad ní. Jinými slovy, voda v blízkosti dna nádoby má větší objem a nižší hustotu, zatímco voda nad ní má menší objem a vyšší hustotu. Rozdíl v hustotě způsobuje, že se voda na povrchu nádoby, která má větší hustotu, pohybuje dolů a voda v blízkosti dna nádoby, která má menší hustotu, se pohybuje nahoru. Tento proces probíhá nepřetržitě, dokud veškerá voda uvnitř nedosáhne stejné teploty (pokud je tlak vzduchu 1 atmosféra, voda v nádobě se odpaří, tj. vaří při teplotě 100 ° C).
Výskyt pozemního a mořského vánku zahrnuje také přenos tepla vedením a konvekcí. Měrné teplo pevniny (měrné teplo pevné látky) je nižší než u mořské vody, proto se pevnina na slunečním záření ohřívá rychleji a v noci se také rychleji ochlazuje. Pevnina se ohřívá rychleji a ohřívá vzduch nad ní (teplo se přenáší z pevniny do vzduchu vedením). Teplota vzduchu, který přijímá dodatečné teplo, se zvyšuje a vzduch se rozpíná. V důsledku toho se hustota vzduchu snižuje. Naopak teplota mořské vody je chladnější, takže vzduch nad hladinou moře je také chladnější ve srovnání se vzduchem nad povrchem pevniny. Vzduch na hladině moře je chladnější, takže jeho hustota je větší. Tento rozdíl v hustotě vzduchu způsobuje, že se vzduch na hladině moře pohybuje směrem k pevnině a tlačí vzduch nad ní nahoru. Čím dále od zemského povrchu, tím méně vzduchu se produkuje v důsledku klesající gravitační síly Země. S tím, jak se snižuje množství vzduchu, se snižuje i tlak vzduchu. Horký vzduch nad pevninou, který se pohybuje nahoru, se ochlazuje, protože čím dále od zemského povrchu, tím menší je tlak vzduchu. Studený vzduch se pak opět pohybuje dolů, nikoli směrem k pevnine, ale směrem k oceánu, který má nižší teplotu. Tento proces probíhá nepřetržitě a vytváří proudění vzduchu z moře na pevninu. Stručně řečeno, vzduch poblíž mořské hladiny se pohybuje směrem k pevnině, vzduch poblíž pevniny se pohybuje směrem nahoru a vzduch nad ní se pohybuje směrem k mořské hladině.
Proč kouř vždy stoupá nahoru?
Kouř stoupá, protože jeho teplota je vyšší než teplota okolního vzduchu. Protože je teplota kouře vyšší, jeho objem se zvětšuje a jeho hustota klesá. Nižší hustota kouře má za následek nižší tlak kouře ve srovnání s tlakem okolního vzduchu. Okolní vzduch tlačí kouř vzhůru.
Proč se mraky během období dešťů pohybují dolů? Během období dešťů obsahují mraky hodně vodní páry, což zvyšuje jejich hustotu. Mraky, které obsahují hodně vodní páry a mají vysokou hustotu, se pohybují dolů k místu, kde má okolní vzduch stejnou hustotu jako mrak.
