Artikel om varmeoverførsel ved konvektion
Har du nogensinde været ved stranden, når det var solskin? På en klar dag blæser der altid vind fra havet på stranden. Hvorfor er der altid vind på stranden, og hvorfor opstår havbrisen (vind, der blæser fra havet til land) om dagen, og landbrisen (vind, der blæser fra land til hav) om natten? Hvorfor kan skyer komme ned på skråningerne i regntiden? Hvorfor føles vinden kølig? Svarene på disse spørgsmål vedrører den specifikke varme fra land og hav, udvidelse, densitet og varmeoverførsel ved konvektion!
Ved at forstå emnet godt og korrekt, kan du besvare ovenstående spørgsmål og andre spørgsmål, som du måtte stille senere.
Varmeoverførsel ved ledning forekommer normalt i faste genstande eller fra faste genstande til flydende genstande (og fra flydende genstande til faste genstande) eller fra faste genstande til gasformige genstande (og fra gasformige genstande til faste genstande). Mens varmeoverførsel ved konvektion typisk forekommer i flydende genstande (f.eks. vand) og gasformige genstande (f.eks. luft). Varmeoverførsel ved konvektion er varmeoverførsel ledsaget af overførsel af genstande. For bedre at forstå varmeoverførsel ved konvektion kan du gennemgå et tilfælde, for eksempel opvarmet vand ved hjælp af ild. Når vand i en beholder opvarmes med ild, bevæger varme sig fra ild (høj temperatur) til en beholder (lav temperatur) ved ledning og stråling. Derefter bevæger varme sig fra beholderen (højere temperatur) til vandet i nærheden af beholderen (lavere temperatur) ved ledning. Den ekstra varme får vandtemperaturen i nærheden af beholderen til at stige.
Stigende vandtemperatur får vandet til at udvide sig, eller vandvolumenet øges. Fordi når vandvolumenet stiger, falder vandets densitet. Vandet nær beholderens bund har en højere temperatur end vandet ved siden af. Med andre ord har vandet nær beholderens bund et større volumen og en mindre densitet, mens vandet over det har et lavere volumen og en højere densitet. Forskellen i densitet får vandet på beholderens overflade, som har en højere densitet, til at bevæge sig nedad, og vandet nær beholderens bund, 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, fordamper eller koger vandet i beholderen ved 100 ° C).
Forekomsten af landvinde og havbrise involverer også varmeoverførsel ved ledning og konvektion. Landets specifikke varme er mindre end havvandets specifikke varme. Derfor bliver jorden varmere hurtigere, når den udsættes for solen, og også koldere, når natten falder. Landvarme opvarmer luften hurtigere ovenover (varme bevæger sig fra land til luft ved ledning). Lufttemperaturen stiger, og luften udvider sig. Som følge heraf falder lufttætheden. Tværtimod er havvandets temperatur koldere, så luften over havets overflade også er koldere end luften på landoverfladen.
Luften på havoverfladen er køligere, så densiteten er højere. Forskellen i luftdensitet får luften på havets overflade til at bevæge sig mod land, mens luften på jorden bevæger sig opad. Jo længere væk fra jordoverfladen man kommer, desto mindre bliver mængden af luft, fordi jordens tyngdekraft bliver mindre. Fordi mængden af luft falder, bliver lufttrykket også mindre.
Varm luft på landjorden, der bevæger sig opad, er afkølet, fordi den er længere væk fra jordoverfladen, og lufttrykket falder. Den kolde luft bevæger sig derefter nedad, ikke mod landjordens overflade, men mod havets overflade, som har højere temperaturer ved frysepunktet. Denne proces sker kontinuerligt, så der er en strøm af luft fra havet til land. Kort sagt bevæger luften nær havets overflade sig mod jorden, luften nær jordoverfladen bevæger sig opad, og luften ovenover bevæger sig mod havets overflade.
Hvorfor bevæger røg sig altid opad? Røg bevæger sig opad, fordi temperaturen er højere end temperaturen i den omgivende luft. Fordi røgens temperatur er højere, øges volumenet, og densiteten falder. Den mindre masse af røg forårsager mindre tryk sammenlignet med det omgivende lufttryk. Luften omkring røgen presser røgen opad.
Hvorfor bevæger skyerne sig nedad i regntiden? I regntiden indeholder skyer meget vanddamp, så skyernes tæthed øges. Skyer, der indeholder meget vanddamp og har en stor tæthed, bevæger sig ned mod det sted, hvor luften omkring området har samme tæthed som skyernes tæthed. Du kan stille spørgsmål og besvare mange ting relateret til dette emne, hvis du har forstået forklaringen ovenfor godt og korrekt.
