Jeste li ikada bili na plaži za sunčanog dana? Za sunčanog dana na plaži uvijek puše vjetar s mora prema kopnu. Zašto na plaži uvijek puše vjetar i zašto se danju javlja morski povjetarac (vjetar koji puše s mora prema kopnu), a noću kopneni povjetarac (vjetar koji puše s kopna prema moru)? Zašto se oblaci spuštaju na planinske obronke tijekom kišne sezone? Zašto se vjetar osjeća hladnim? Odgovori na ova pitanja odnose se na specifičnu toplinu kopna i mora, širenje, gustoću i prijenos topline konvekcijom ( prijenos topline ). Dobrim i ispravnim razumijevanjem ove teme možete odgovoriti na gornja pitanja i druga pitanja koja biste mogli postaviti kasnije.
Prijenos topline kondukcijom obično se događa u krutim tvarima ili s krutim tvarima na tekućine (s tekućina na krutine) ili s krutim tvarima na plinove (s plinova na krutine). U međuvremenu, prijenos topline konvekcijom obično se događa u tekućinama (npr. voda) i plinovima (npr. zrak).
Konvekcijski prijenos topline je prijenos topline popraćen kretanjem materije. Kako bismo bolje razumjeli konvekcijski prijenos topline, razmotrimo slučaj, kao što je zagrijavanje vode pomoću vatre. Kada se voda u posudi zagrijava vatrom, toplina se prenosi s vatre (visoka temperatura) na posudu (niska temperatura) provođenjem i zračenjem. Toplina se zatim provođenjem prenosi iz posude (viša temperatura) u vodu u blizini posude (niža temperatura). Dodatna toplina uzrokuje porast temperature vode u blizini posude. Povećanje temperature uzrokuje širenje vode, povećavajući njezin volumen. Kako se volumen povećava, njezina gustoća se smanjuje. Voda blizu dna posude ima višu temperaturu od vode iznad nje. Drugim riječima, voda blizu dna posude ima veći volumen i manju gustoću, dok voda iznad nje ima manji volumen i veću gustoću. Razlika u gustoći uzrokuje da se voda na površini posude, koja ima veću gustoću, kreće prema dolje, a voda blizu dna posude, koja ima manju gustoću, kreće se prema gore. Ovaj proces se odvija kontinuirano sve dok sva voda unutra ne dostigne istu temperaturu (ako je tlak zraka 1 atmosfera, voda u posudi će isparavati, tj. ključati na temperaturi od 100 ° C).
Pojava kopnenih i morskih povjetarca također uključuje prijenos topline kondukcijom i konvekcijom. Specifična toplina kopna (specifična toplina krute tvari) niža je od one morske vode, stoga se kopno brže zagrijava kada je izloženo sunčevoj svjetlosti, a također se brže hladi noću. Kopno se brže zagrijava, zagrijavajući zrak iznad sebe (toplina se prenosi s kopna na zrak kondukcijom). Temperatura zraka koji prima dodatnu toplinu povećava se i zrak se širi. Kao rezultat toga, gustoća zraka se smanjuje. Suprotno tome, temperatura morske vode je hladnija, pa je i zrak iznad površine mora hladniji u usporedbi sa zrakom iznad površine kopna. Zrak na razini mora je hladniji, pa je njegova gustoća veća. Ova razlika u gustoći zraka uzrokuje da se zrak na razini mora kreće prema kopnu, gurajući zrak iznad njega prema gore. Što je dalje od Zemljine površine, to se manje zraka proizvodi zbog smanjenja Zemljine gravitacijske sile. Budući da se količina zraka smanjuje, smanjuje se i tlak zraka. Vrući zrak iznad kopna koji se kreće prema gore hladi se jer što je dalje od Zemljine površine, to je manji tlak zraka. Hladni zrak se zatim ponovno kreće prema dolje, ne prema površini kopna već prema površini oceana, koja ima hladniju temperaturu. Taj se proces odvija kontinuirano, stvarajući strujanje zraka od mora prema kopnu. Ukratko, zrak blizu površine mora kreće se prema kopnu, zrak blizu površine kopna kreće se prema gore, a zrak iznad nje kreće se prema površini mora.
Zašto se dim uvijek kreće prema gore?
Dim se diže jer mu je temperatura viša od temperature okolnog zraka. Budući da je temperatura dima viša, njegov volumen se povećava, a gustoća smanjuje. Manja gustoća dima rezultira nižim tlakom dima u usporedbi s tlakom okolnog zraka. Okolni zrak gura dim prema gore.
Zašto se oblaci kreću prema dolje tijekom kišne sezone? Tijekom kišne sezone oblaci sadrže puno vodene pare, što povećava njihovu gustoću. Oblaci koji sadrže puno vodene pare i imaju visoku gustoću kreću se prema dolje prema mjestu gdje okolni zrak ima istu gustoću kao i oblak.
