¿Alguna vez has estado en la playa en un día soleado? En un día soleado, siempre sopla una brisa marina desde el mar hacia la tierra. ¿Por qué siempre hay viento en la playa y por qué se produce una brisa marina (viento que sopla del mar a la tierra) durante el día y una brisa terrestre (viento que sopla de la tierra al mar) por la noche? ¿Por qué descienden las nubes sobre las laderas de las montañas durante la temporada de lluvias? ¿Por qué el viento se siente fresco? Las respuestas a estas preguntas se relacionan con el calor específico de la tierra y el mar, la expansión, la densidad y la transferencia de calor por convección . Al comprender bien este tema, podrás responder a las preguntas anteriores y a otras que puedas plantearte más adelante.
La transferencia de calor por conducción suele producirse en sólidos o de sólidos a líquidos (de líquidos a sólidos) o de sólidos a gases (de gases a sólidos). La transferencia de calor por convección suele producirse en líquidos (por ejemplo, agua) y gases (por ejemplo, aire).
La transferencia de calor por convección es la transferencia de calor acompañada del movimiento de la materia. Para comprender mejor la transferencia de calor por convección, consideremos un caso como el calentamiento de agua con fuego. Cuando el agua en un recipiente se calienta con fuego, el calor se transfiere del fuego (temperatura alta) al recipiente (temperatura baja) por conducción y radiación. Luego, el calor se transfiere del recipiente (temperatura más alta) al agua cercana al recipiente (temperatura más baja) por conducción. El calor adicional provoca un aumento en la temperatura del agua cercana al recipiente. Este aumento de temperatura hace que el agua se expanda, incrementando su volumen. A medida que aumenta el volumen, su densidad disminuye. El agua cerca del fondo del recipiente tiene una temperatura más alta que el agua que está por encima. En otras palabras, el agua cerca del fondo del recipiente tiene un mayor volumen y una menor densidad, mientras que el agua por encima tiene un menor volumen y una mayor densidad. La diferencia de densidad hace que el agua en la superficie del recipiente, que tiene mayor densidad, se mueva hacia abajo y el agua cerca del fondo del recipiente, que tiene menor densidad, se mueva hacia arriba. Este proceso se produce de forma continua hasta que toda el agua del interior alcanza la misma temperatura (si la presión atmosférica es de 1 atmósfera, el agua del recipiente se evaporará, es decir, hervirá a una temperatura de 100 ° C).
La presencia de brisas marinas y terrestres implica la transferencia de calor por conducción y convección. El calor específico de la tierra (el calor específico de un sólido) es menor que el del agua de mar; por lo tanto, la tierra se calienta más rápidamente al exponerse a la luz solar y se enfría más rápidamente por la noche. Al calentarse la tierra, calienta el aire que se encuentra sobre ella (el calor se transfiere de la tierra al aire por conducción). La temperatura del aire que recibe este calor adicional aumenta y el aire se expande. Como resultado, la densidad del aire disminuye. Por el contrario, la temperatura del agua de mar es más fría, por lo que el aire sobre la superficie del mar también es más frío que el aire sobre la superficie terrestre. El aire a nivel del mar es más frío, por lo que su densidad es mayor. Esta diferencia en la densidad del aire provoca que el aire a nivel del mar se mueva hacia la tierra, empujando el aire que se encuentra sobre él hacia arriba. Cuanto más lejos de la superficie terrestre, menor es la cantidad de aire que se produce debido a la disminución de la fuerza gravitatoria de la Tierra. Debido a que la cantidad de aire disminuye, la presión atmosférica también disminuye. El aire caliente que se encuentra sobre la tierra y asciende se enfría porque, a mayor distancia de la superficie terrestre, menor es la presión atmosférica. El aire frío desciende entonces, no hacia la superficie terrestre, sino hacia la superficie del océano, que tiene una temperatura más baja. Este proceso se repite continuamente, creando una corriente de aire desde el mar hacia la tierra. En resumen, el aire cercano a la superficie del mar se mueve hacia la tierra, el aire cercano a la superficie terrestre asciende y el aire que se encuentra sobre ella se mueve hacia la superficie del mar.
¿Por qué el humo siempre se mueve hacia arriba?
El humo asciende porque su temperatura es superior a la del aire circundante. Debido a esta mayor temperatura, el humo aumenta su volumen y disminuye su densidad. La menor densidad del humo resulta en una menor presión atmosférica en comparación con la presión del aire circundante. El aire circundante empuja el humo hacia arriba.
¿Por qué las nubes se desplazan hacia abajo durante la temporada de lluvias? Durante la temporada de lluvias, las nubes contienen mucho vapor de agua, lo que aumenta su densidad. Las nubes con alto contenido de vapor de agua y alta densidad se desplazan hacia abajo, hacia zonas donde el aire circundante tiene la misma densidad que la nube.
