Άρθρο σχετικά με τη μεταφορά θερμότητας με συναγωγή
Έχετε πάει ποτέ στην παραλία όταν είχε ηλιοφάνεια; Σε μια καθαρή μέρα, στην παραλία, φυσάει πάντα άνεμος από τη θάλασσα. Γιατί φυσάει πάντα άνεμος στην παραλία και γιατί η θαλασσινή αύρα (άνεμοι που φυσούν από τη θάλασσα προς την ξηρά) εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ η στεριά (άνεμοι που φυσούν από την ξηρά προς τη θάλασσα) εμφανίζεται τη νύχτα; Γιατί κατά την περίοδο των βροχών μπορούν τα σύννεφα να κατέβουν στις πλαγιές; Γιατί ο άνεμος είναι δροσερός; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα σχετίζονται με την ειδική θερμότητα της ξηράς και της θάλασσας, τη διαστολή, την πυκνότητα και τη μεταφορά θερμότητας μέσω συναγωγής!
Κατανοώντας καλά και σωστά το θέμα, μπορείτε να απαντήσετε στις παραπάνω ερωτήσεις και σε άλλες ερωτήσεις που μπορεί να θέσετε αργότερα.
Η μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγιμότητας συμβαίνει συνήθως σε στερεά αντικείμενα ή από στερεά αντικείμενα σε υγρά αντικείμενα (και από υγρά αντικείμενα σε στερεά αντικείμενα) ή από στερεά αντικείμενα σε αέρια αντικείμενα (και από αέρια αντικείμενα σε στερεά αντικείμενα). Ενώ η μεταφορά θερμότητας μέσω συναγωγής συμβαίνει συνήθως σε υγρά αντικείμενα (π.χ. νερό) και αέρια αντικείμενα (π.χ. αέρας). Η μεταφορά θερμότητας μέσω συναγωγής είναι η μεταφορά θερμότητας που συνοδεύεται από τη μεταφορά αντικειμένων. Για να κατανοήσετε καλύτερα τη μεταφορά θερμότητας μέσω συναγωγής, εξετάστε μια περίπτωση, για παράδειγμα, θερμαινόμενο νερό με χρήση φωτιάς. Όταν το νερό σε ένα δοχείο θερμαίνεται με φωτιά, η θερμότητα μετακινείται από τη φωτιά (υψηλή θερμοκρασία) σε ένα δοχείο (χαμηλή θερμοκρασία) μέσω αγωγιμότητας και ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, η θερμότητα μετακινείται από το δοχείο (υψηλότερη θερμοκρασία) στο νερό κοντά στο δοχείο (χαμηλότερη θερμοκρασία) μέσω αγωγιμότητας. Η πρόσθετη θερμότητα προκαλεί την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού κοντά στο δοχείο.
Η αύξηση της θερμοκρασίας του νερού προκαλεί διαστολή του νερού ή αύξηση του όγκου του. Επειδή καθώς αυξάνεται ο όγκος του νερού, μειώνεται η πυκνότητά του. Το νερό κοντά στη βάση του δοχείου έχει υψηλότερη θερμοκρασία από το νερό δίπλα του. Με άλλα λόγια, το νερό κοντά στον πυθμένα του δοχείου έχει μεγαλύτερο όγκο και μικρότερη πυκνότητα, ενώ το νερό από πάνω του έχει μικρότερο όγκο και μεγαλύτερη πυκνότητα. Η διαφορά στην πυκνότητα προκαλεί το νερό στην επιφάνεια του δοχείου, το οποίο έχει μεγαλύτερη πυκνότητα, να κινείται προς τα κάτω και το νερό κοντά στη βάση του δοχείου, το οποίο έχει μικρότερη πυκνότητα, να κινείται προς τα πάνω. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς μέχρι όλο το νερό στο εσωτερικό να έχει την ίδια θερμοκρασία (Εάν η πίεση του αέρα είναι 1 ατμόσφαιρα, τότε το νερό στο δοχείο εξατμίζεται ή βράζει στους 100 ° C).
Η εμφάνιση ανέμων ξηράς και θαλάσσιας αύρας περιλαμβάνει επίσης μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και συναγωγής. Η ειδική θερμότητα της ξηράς είναι μικρότερη από την ειδική θερμότητα του θαλασσινού νερού. Ως εκ τούτου, το έδαφος θερμαίνεται πιο γρήγορα όταν εκτίθεται στον ήλιο και επίσης ψυχρότερο όταν νυχτώνει. Η θερμότητα της ξηράς θερμαίνει πιο γρήγορα τον αέρα από πάνω (η θερμότητα μετακινείται από τη στεριά στον αέρα μέσω αγωγιμότητας). Η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται και ο αέρας διαστέλλεται. Ως αποτέλεσμα, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται. Αντίθετα, η θερμοκρασία του θαλασσινού νερού είναι ψυχρότερη, έτσι ώστε ο αέρας πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας να είναι επίσης ψυχρότερος από τον αέρα στην επιφάνεια της ξηράς.
Ο αέρας στην επιφάνεια της θάλασσας είναι ψυχρότερος, επομένως η πυκνότητα είναι υψηλότερη. Η διαφορά στην πυκνότητα του αέρα αναγκάζει τον αέρα στην επιφάνεια της θάλασσας να κινηθεί προς την ξηρά, ενώ ο αέρας στο έδαφος κινείται προς τα πάνω. Όσο πιο μακριά από την επιφάνεια της γης, τόσο η ποσότητα του αέρα μειώνεται επειδή η βαρυτική δύναμη της γης μειώνεται. Επειδή η ποσότητα του αέρα μειώνεται, μειώνεται και η ατμοσφαιρική πίεση.
Ο ζεστός αέρας στην ξηρά που κινείται προς τα πάνω έχει ψυχθεί επειδή βρίσκεται πιο μακριά από την επιφάνεια της γης, με αποτέλεσμα η ατμοσφαιρική πίεση να μειώνεται. Ο κρύος αέρας στη συνέχεια κινείται προς τα κάτω, όχι προς την επιφάνεια της ξηράς αλλά προς την επιφάνεια του ωκεανού, η οποία έχει υψηλότερες θερμοκρασίες πήξης. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς, έτσι ώστε να υπάρχει ροή αέρα από τη θάλασσα προς την ξηρά. Με λίγα λόγια, ο αέρας κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας κινείται προς το έδαφος, ο αέρας κοντά στην επιφάνεια της γης κινείται προς τα πάνω, ο αέρας από πάνω κινείται προς την επιφάνεια της θάλασσας.
Γιατί ο καπνός κινείται πάντα προς τα πάνω; Ο καπνός κινείται προς τα πάνω επειδή η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα. Επειδή η θερμοκρασία του καπνού είναι υψηλότερη, ο όγκος αυξάνεται και η πυκνότητα μειώνεται. Η μικρότερη μάζα καπνού προκαλεί μικρότερη πίεση, σε σύγκριση με την πίεση του περιβάλλοντος αέρα. Ο αέρας γύρω από τον καπνό πιέζει τον καπνό προς τα πάνω.
Γιατί κατά την περίοδο των βροχών τα σύννεφα κινούνται προς τα κάτω; Κατά την περίοδο των βροχών, τα σύννεφα περιέχουν πολλούς υδρατμούς, με αποτέλεσμα η πυκνότητά τους να αυξάνεται. Τα σύννεφα που περιέχουν πολλούς υδρατμούς και έχουν μεγάλη πυκνότητα, κινούνται προς τα κάτω προς το σημείο όπου ο αέρας γύρω από την περιοχή έχει την ίδια πυκνότητα με την πυκνότητα των νεφών. Μπορείτε να κάνετε ερωτήσεις και να απαντήσετε σε πολλά πράγματα που σχετίζονται με αυτό το θέμα, αν έχετε κατανοήσει καλά και σωστά την παραπάνω εξήγηση.
