Artikkel soojusülekandest konvektsiooni teel
Kas olete kunagi käinud päikesepaistelisel päeval rannas? Selgel päeval puhub rannas alati merelt tuul. Miks on rannas alati tuul ja miks meretuul (tuul, mis puhub merelt maale) on päeval, maismaatuul (tuul, mis puhub maalt merre) aga öösel? Miks võivad pilved vihmaperioodil nõlvadele laskuda? Miks tuul tundub jahe? Nendele küsimustele vastused on seotud maa ja mere erisoojusega, paisumisega, tihedusega ja soojusülekandega konvektsiooni teel!
Teemast hästi ja õigesti aru saades saate vastata ülaltoodud küsimustele ja teistele küsimustele, mida võite hiljem esitada.
Soojusjuhtivus toimub tavaliselt tahketes esemete vahel või tahketelt esemete vahel vedelates esemete vahel (ja vedelatest esemete vahel tahkete esemete vahel) või tahketelt esemete vahel gaasiliste esemete vahel (ja gaasilistest esemete vahel tahkete esemete vahel). Konvektsiooni teel toimub soojusülekanne tavaliselt vedelates esemete (nt vee) ja gaasiliste esemete (nt vee) vahel. Konvektsiooni teel toimuv soojusülekanne on soojusülekanne, millega kaasneb esemete ülekanne. Konvektsiooni teel toimuva soojusülekande paremaks mõistmiseks vaadake näiteks juhtumit, kus vesi kuumutatakse tule abil. Kui anumas olevat vett kuumutatakse tulega, liigub soojus juhtivuse ja kiirguse teel tulest (kõrgem temperatuur) anumasse (madal temperatuur). Seejärel liigub soojus juhtivuse teel anumast (kõrgem temperatuur) anuma lähedal asuvasse vette (madalam temperatuur). Lisanduv soojus põhjustab anuma lähedal oleva vee temperatuuri tõusu.
Vee temperatuuri tõus põhjustab vee paisumist ehk vee mahu suurenemist. Sest vee mahu suurenedes väheneb vee tihedus. Anuma põhja lähedal asuva vee temperatuur on kõrgem kui selle kõrval asuval veel. Teisisõnu, anuma põhja lähedal asuval veel on suurem maht ja väiksem tihedus, samas kui selle kohal oleval veel on väiksem maht ja suurem tihedus. Tiheduse erinevus põhjustab anuma pinnal oleva suurema tihedusega vee liikumist allapoole ja anuma põhja lähedal asuva väiksema tihedusega vee liikumist ülespoole. See protsess toimub pidevalt, kuni kogu sees oleva vee temperatuur on sama (kui õhurõhk on 1 atmosfäär, siis anumas olev vesi aurustub või keeb temperatuuril 100 °C). oC).
Maa- ja meretuulte esinemine hõlmab samuti soojusülekannet juhtivuse ja konvektsiooni teel. Maa erisoojus on väiksem kui merevee erisoojus. Seega kuumeneb maapind päikese käes kiiremini ja külmeneb öö saabudes. Maasoojus soojendab õhku kiiremini (soojus liigub maalt õhku juhtivuse teel). Õhutemperatuur tõuseb ja õhk paisub. Selle tulemusena väheneb õhutihedus. Vastupidi, merevee temperatuur on külmem, mistõttu on ka merepinnast kõrgem õhk külmem kui maismaal olev õhk.
Merepinnal olev õhk on jahedam, mistõttu on selle tihedus suurem. Õhutiheduse erinevus põhjustab merepinnal oleva õhu liikumist maa poole, samal ajal kui maapinnal olev õhk liigub ülespoole. Mida kaugemale Maa pinnast, seda vähem on õhuhulk, sest Maa gravitatsioonijõud väheneb. Kuna õhuhulk väheneb, väheneb ka õhurõhk.
Maal ülespoole liikuv kuum õhk on jahtunud, kuna see on maapinnast kaugemal ja õhurõhk langeb. Seejärel liigub külm õhk allapoole, mitte maapinna, vaid ookeani pinna poole, kus on külmumistemperatuurid. See protsess toimub pidevalt, nii et õhk liigub merelt maale. Lühidalt öeldes liigub merepinna lähedal olev õhk maapinna poole, maapinna lähedal olev õhk liigub ülespoole ja selle kohal olev õhk liigub merepinna poole.
Miks suits alati ülespoole liigub? Suits liigub üles, kuna temperatuur on ümbritseva õhu temperatuurist kõrgem. Kuna suitsu temperatuur on kõrgem, suureneb maht ja tihedus väheneb. Väiksem suitsumass põhjustab ümbritseva õhu rõhuga võrreldes väiksemat rõhku. Suitsu ümbritsev õhk surub suitsu ülespoole.
Miks vihmaperioodil pilved allapoole liiguvad? Vihmaperioodil sisaldavad pilved palju veeauru, mistõttu pilvede tihedus suureneb. Suure veeauruga ja suure tihedusega pilved liiguvad allapoole kohta, kus ümbritseva õhu tihedus on sama, mis pilvede tihedus. Kui olete ülaltoodud selgitusest hästi ja õigesti aru saanud, saate selle teemaga seoses palju küsimusi esitada ja neile vastata.
