Voltál már napsütéses napon tengerparton? Napos időben mindig fúj a szél a tenger felől a szárazföld felé. Miért van mindig szél a tengerparton, és miért van nappal tengeri szellő (a tenger felől a szárazföld felé fújó szél), éjszaka pedig szárazföldi szellő (a szárazföld felől a tenger felé fújó szél)? Miért ereszkednek le a felhők a hegyoldalakon az esős évszakban? Miért hűvösnek érződik a szél? A kérdésekre adott válaszok a szárazföld és a tenger fajhőjére, a tágulására, a sűrűségére és a konvekciós hőátadásra ( hőátadás ) vonatkoznak. A téma jó és helyes megértésével megválaszolhatod a fenti kérdéseket és más, később felmerülő kérdéseket is.
A hővezetés útján történő hőátadás általában szilárd anyagokban, szilárd anyagokból folyékony anyagokba (folyadékokból szilárd anyagokba), illetve szilárd anyagokból gázokba (gázokból szilárd anyagokba) megy végbe. A konvekciós hőátadás általában folyadékokban (pl. vízben) és gázokban (pl. levegőben) történik.
A konvekciós hőátadás a hőátadás, amelyet anyagmozgás kísér. A konvekciós hőátadás jobb megértéséhez vegyünk egy esetet, például a víz tűzzel történő melegítését. Amikor egy tartályban lévő vizet tűzzel melegítünk, a hő a tűzből (magas hőmérséklet) a tartályba (alacsony hőmérséklet) hővezetés és sugárzás útján jut el. A hő ezután a tartályból (magasabb hőmérséklet) a tartály közelében lévő vízbe (alacsonyabb hőmérséklet) hővezetés útján jut el. A további hő hatására a tartály közelében lévő víz hőmérséklete emelkedik. A hőmérséklet-emelkedés a víz tágulását okozza, növelve a térfogatát. A térfogat növekedésével a sűrűsége csökken. A tartály alja közelében lévő víz hőmérséklete magasabb, mint a felette lévő vízé. Más szóval, a tartály alja közelében lévő víz térfogata nagyobb és sűrűsége kisebb, míg a felette lévő víz térfogata kisebb és sűrűsége nagyobb. A sűrűségkülönbség miatt a tartály felületén lévő, nagyobb sűrűségű víz lefelé, a tartály alja közelében lévő, kisebb sűrűségű víz pedig felfelé mozog. Ez a folyamat folyamatosan zajlik, amíg a tartályban lévő összes víz hőmérséklete el nem éri az azonos értéket (1 atmoszféra nyomás esetén a tartályban lévő víz elpárolog, azaz 100 ° C-on felforr).
A szárazföldi és tengeri szellő előfordulása hővezetéssel és hőáramlással is jár. A szárazföldi fajhője (egy szilárd test fajhője) alacsonyabb, mint a tengervízé, ezért a szárazföldi rész gyorsabban felmelegszik napfény hatására, és éjszaka gyorsabban lehűl. A szárazföldi rész gyorsabban felmelegszik, felmelegítve a felette lévő levegőt (a hő hővezetéssel adódik át a szárazföldről a levegőbe). A többlethőt kapó levegő hőmérséklete emelkedik, és a levegő kitágul. Ennek eredményeként a levegő sűrűsége csökken. Fordítva, a tengervíz hőmérséklete hűvösebb, ezért a tengerfelszín feletti levegő is hűvösebb, mint a szárazföldi rész feletti levegő. A tengerszinten lévő levegő hidegebb, ezért a sűrűsége nagyobb. Ez a levegősűrűség-különbség azt okozza, hogy a tengerszinten lévő levegő a szárazföld felé mozdul, felfelé tolva a felette lévő levegőt. Minél távolabb van a Föld felszínétől, annál kevesebb levegő keletkezik a Föld csökkenő gravitációs ereje miatt. Mivel a levegő mennyisége csökken, a légnyomás is csökken. A szárazföldi rész felett felfelé mozgó forró levegő lehűl, mert minél távolabb van a Föld felszínétől, annál kisebb a légnyomás. A hideg levegő ezután ismét lefelé áramlik, nem a szárazföld, hanem az óceán felszíne felé, ahol hűvösebb a hőmérséklet. Ez a folyamat folyamatosan zajlik, légáramlást hozva létre a tenger felől a szárazföld felé. Röviden, a tengerfelszín közelében lévő levegő a szárazföld felé mozog, a szárazföld közelében lévő levegő felfelé, a felette lévő levegő pedig a tengerfelszín felé.
Miért száll mindig felfelé a füst?
A füst azért emelkedik, mert hőmérséklete magasabb, mint a környező levegőé. Mivel a füst hőmérséklete magasabb, a térfogata növekszik, a sűrűsége pedig csökken. A füst alacsonyabb sűrűsége alacsonyabb füstnyomást eredményez a környező légnyomáshoz képest. A környező levegő felfelé nyomja a füstöt.
Miért mozdulnak lefelé a felhők az esős évszakban? Az esős évszakban a felhők sok vízgőzt tartalmaznak, ami növeli a sűrűségüket. A sok vízgőzt tartalmazó és nagy sűrűségű felhők lefelé mozdulnak egy olyan hely felé, ahol a környező levegő sűrűsége megegyezik a felhő sűrűségével.
