Článek o přenosu tepla konvekcí
Byli jste někdy na pláži, když svítilo slunce? Za jasného dne na pláži vždy fouká vítr od moře. Proč na pláži vždy fouká vítr a proč se mořský vánek (vítr fouká od moře k pevnině) vyskytuje přes den a pevninský vánek (vítr fouká z pevniny k moři) v noci? Proč se v období dešťů mohou mraky snášet na svahy? Proč je vítr chladný? Odpovědi na tyto otázky se týkají specifického tepla pevniny a moře, roztažnosti, hustoty a přenosu tepla konvekcí!
Správným a dobrým pochopením daného tématu můžete odpovědět na výše uvedené otázky a na další otázky, které si můžete položit později.
K přenosu tepla vedením obvykle dochází v pevných tělesech nebo z pevných těles do kapalných těles (a z kapalných těles do pevných těles) nebo z pevných těles do plynných těles (a z plynných těles do pevných těles). Zatímco k přenosu tepla konvekcí obvykle dochází v kapalných tělesech (např. voda) a plynných tělesech (např. voda), přenos tepla konvekcí je přenos tepla doprovázený přenosem těles. Abyste lépe porozuměli přenosu tepla konvekcí, zopakujte si například případ ohřáté vody pomocí ohně. Když se voda v nádobě zahřívá ohněm, teplo se přesouvá z ohně (vysoká teplota) do nádoby (nízká teplota) vedením a sáláním. Poté se teplo přesouvá z nádoby (vyšší teplota) do vody v blízkosti nádoby (nižší teplota) vedením. Dodatečné teplo způsobuje zvýšení teploty vody v blízkosti nádoby.
Zvyšující se teplota vody způsobuje její rozpínání neboli zvětšování objemu vody. S rostoucím objemem vody se totiž snižuje její hustota. Voda poblíž dna nádoby má vyšší teplotu než voda vedle ní. Jinými slovy, voda poblíž dna nádoby má větší objem a menší hustotu, zatímco voda nad ní má menší objem a vyšší hustotu. Rozdíl v hustotě způsobuje, že voda na povrchu nádoby, která má vyšší hustotu, se pohybuje dolů a voda poblíž 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, pak se voda v nádobě odpařuje nebo vaří při 100 ° C).
Výskyt větrů na pevnině a mořského vánku zahrnuje také přenos tepla vedením a konvekcí. Měrné teplo pevniny je menší než měrné teplo mořské vody. Proto se zem rychleji ohřívá, když je vystavena slunci, a také se ochladí, když přijde noc. Teplo z pevniny rychleji ohřívá vzduch nad ní (teplo se přesouvá z pevniny do vzduchu vedením). Teplota vzduchu 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 než vzduch na povrchu pevniny.
Vzduch na hladině moře je chladnější, takže jeho hustota je vyšší. Rozdíl v hustotě vzduchu způsobuje, že se vzduch na hladině moře pohybuje směrem k pevnině, zatímco vzduch na zemi stoupá nahoru. Čím dále od zemského povrchu, tím menší je množství vzduchu, protože se zmenšuje gravitační síla Země. S tím, jak se množství vzduchu zmenšuje, se zmenšuje i tlak vzduchu.
Horký vzduch na pevnině, který stoupá vzhůru, se ochladí, protože je dále od zemského povrchu, tlak vzduchu klesá. Studený vzduch se pak pohybuje dolů, nikoli k povrchu pevniny, ale k povrchu oceánu, kde jsou teploty nižší než v mrazivém období. Tento proces probíhá nepřetržitě, takže dochází k proudění vzduchu z moře na pevninu. Stručně řečeno, vzduch blízko povrchu moře se pohybuje k zemi, vzduch blízko povrchu Země se pohybuje vzhůru a vzduch nad hladinou se pohybuje k povrchu moře.
Proč kouř vždy stoupá nahoru? Kouř stoupá nahoru, protože teplota je vyšší než teplota okolního vzduchu. Protože je teplota kouře vyšší, jeho objem se zvětšuje a hustota klesá. Menší množství kouře způsobuje menší tlak ve srovnání s tlakem okolního vzduchu. Vzduch kolem kouře tlačí kouř nahoru.
Proč se v období dešťů mraky pohybují dolů? Během období dešťů obsahují mraky hodně vodní páry, takže se jejich hustota zvyšuje. Mraky, které obsahují hodně vodní páry a mají velkou hustotu, se pohybují dolů k místu, kde má vzduch v okolí stejnou hustotu jako hustota mraků. Pokud jste výše uvedenému vysvětlení dobře a správně porozuměli, můžete se na toto téma ptát a odpovídat na mnoho otázek.
