Har du nogensinde været på en strand på en solskinsdag? På en solskinsdag blæser der altid en vind fra havet til land på stranden. Hvorfor er der altid vind på stranden, og hvorfor opstår der en søbrise (vind, der blæser fra havet til land) om dagen, og en landbrise (vind, der blæser fra land til hav) om natten? Hvorfor falder skyer ned på bjergskråninger i regntiden? Hvorfor føles vinden kølig? Svarene på disse spørgsmål vedrører den specifikke varme fra land og hav, udvidelse, densitet og varmeoverførsel ved konvektion ( varmeoverførsel ). Ved at forstå dette emne godt og korrekt kan du besvare ovenstående spørgsmål og andre spørgsmål, du måtte stille senere.
Varmeoverførsel ved ledning forekommer normalt i faste stoffer eller fra faste stoffer til væsker (væsker til faste stoffer) eller fra faste stoffer til gasser (gasser til faste stoffer). Konvektionsvarmeoverførsel forekommer normalt i væsker (f.eks. vand) og gasser (f.eks. luft).
Konvektionsvarmeoverføring er overførsel af varme ledsaget af bevægelse af stof. For bedre at forstå konvektionsvarmeoverføring kan vi overveje et tilfælde, såsom vand, der opvarmes ved hjælp af ild. Når vand i en beholder opvarmes med ild, bevæger varme sig fra ilden (høj temperatur) til beholderen (lav temperatur) ved ledning og stråling. Varme bevæger sig derefter fra beholderen (højere temperatur) til vandet nær beholderen (lavere temperatur) ved ledning. Den ekstra varme får temperaturen på vandet nær beholderen til at stige. Temperaturstigningen får vandet til at udvide sig, hvilket øger dets volumen. Når volumenet stiger, falder dets densitet . Vandet nær bunden af beholderen har en højere temperatur end vandet over det. Med andre ord har vandet nær bunden af beholderen et større volumen og en lavere densitet, mens vandet over det har et mindre volumen og en højere densitet. Forskellen i densitet får vandet på overfladen af beholderen, som har en større densitet, til at bevæge sig nedad, og vandet nær bunden af beholderen, som har en mindre densitet, til at bevæge sig opad. Denne proces foregår kontinuerligt, indtil alt vandet indeni har den samme temperatur (hvis lufttrykket er 1 atmosfære, vil vandet i beholderen fordampe, dvs. koge ved en temperatur på 100 ° C).
Forekomsten af landbrise og havbrise involverer også varmeoverførsel ved ledning og konvektion. Landets specifikke varme (et fast stofs specifikke varme) er lavere end havvandets, derfor opvarmes land hurtigere, når det udsættes for sollys, og det afkøles også hurtigere om natten. Landet opvarmes hurtigere, hvilket opvarmer luften over det (varmeoverførsel fra land til luft ved ledning). Temperaturen på den luft, der modtager den ekstra varme, stiger, og luften udvider sig. Som følge heraf falder luftens densitet. Omvendt er havvandets temperatur køligere, så luften over havoverfladen er også køligere sammenlignet med luften over landoverfladen. Luften ved havoverfladen er koldere, så dens densitet er større. Denne forskel i luftdensitet får luften ved havoverfladen til at bevæge sig mod land og presse luften over det opad. Jo længere væk fra Jordens overflade, desto mindre luft produceres der på grund af Jordens aftagende tyngdekraft. Fordi mængden af luft falder, falder lufttrykket også. Den varme luft over landjorden, der bevæger sig opad, afkøles, fordi jo længere væk fra Jordens overflade, desto mindre lufttryk er der. Den kolde luft bevæger sig derefter nedad igen, ikke mod landoverfladen, men mod havoverfladen, som har en køligere temperatur. Denne proces sker kontinuerligt og skaber en strøm af luft fra havet til landjorden. Kort sagt bevæger luft nær havoverfladen sig mod landjorden, luft nær landoverfladen bevæger sig opad, og luft over den bevæger sig mod havoverfladen.
Hvorfor bevæger røg sig altid opad?
Røg stiger op, fordi dens temperatur er højere end den omgivende luft. Fordi røgens temperatur er højere, øges dens volumen, og dens densitet falder. Røgens lavere densitet resulterer i et lavere røgtryk sammenlignet med det omgivende lufttryk. Den omgivende luft presser røgen opad.
Hvorfor bevæger skyer sig nedad i regntiden? I regntiden indeholder skyer meget vanddamp, hvilket øger deres densitet. Skyer, der indeholder meget vanddamp og har en høj densitet, bevæger sig nedad mod et sted, hvor den omgivende luft har samme densitet som skyen.
