Grein um varmaflutning með varmaburði
Hefurðu einhvern tímann verið við ströndina þegar það var sól? Á björtum degi er alltaf vindur sem blæs af sjónum á ströndinni. Af hverju er alltaf vindur á ströndinni og af hverju er sjávargola (vindar sem blæs frá sjó til lands) á daginn en landgola (vindar sem blæs frá landi til sjávar) á nóttunni? Af hverju geta ský komið niður á hlíðar á regntímanum? Af hverju finnst vindurinn svalur? Svörin við þessum spurningum tengjast eðlisvarma lands og sjávar, útþenslu, eðlisþyngd og varmaflutningi með varmaburði!
Með því að skilja viðfangsefnið vel og rétt geturðu svarað spurningunum hér að ofan og öðrum spurningum sem þú gætir spurt síðar.
Varmaflutningur með leiðni á sér venjulega stað í föstum hlutum eða frá föstum hlutum til fljótandi hluta (og frá fljótandi hlutum til fastra hluta) eða frá föstum hlutum til loftkenndra hluta (og frá loftkenndum hlutum til fastra hluta). Þó að varmaflutningur með varmaburði eigi sér venjulega stað í fljótandi hlutum (t.d. vatni) og loftkenndum hlutum (t.d. lofti). Varmaflutningur með varmaburði er varmaflutningur ásamt flutningi hluta. Til að skilja betur varmaflutning með varmaburði skaltu skoða dæmi, til dæmis hitað vatn með eldi. Þegar vatn í íláti er hitað með eldi, flyst hiti frá eldi (hátt hitastig) í ílát (lágt hitastig) með leiðni og geislun. Síðan flyst hiti frá ílátinu (hátt hitastig) í vatnið nálægt ílátinu (lægra hitastig) með leiðni. Aukahiti veldur því að vatnshitinn nálægt ílátinu hækkar.
Hækkandi vatnshiti veldur því að vatnið þenst út eða rúmmál þess eykst. Því þegar rúmmál vatnsins eykst, þá minnkar eðlisþyngd þess. Vatnið nálægt botni ílátsins hefur hærra hitastig en vatnið við hliðina á því. Með öðrum orðum, vatnið nálægt botni ílátsins hefur stærra rúmmál og minni eðlisþyngd, en vatnið fyrir ofan það hefur minna rúmmál og meiri eðlisþyngd. Mismunurinn á eðlisþyngd veldur því að vatnið á yfirborði ílátsins, sem hefur meiri eðlisþyngd, færist niður og vatnið nálægt botni ílátsins, sem hefur minni eðlisþyngd, færist upp. Þetta ferli á sér stað stöðugt þar til allt vatnið inni í ílátinu hefur sama hitastig (ef loftþrýstingurinn er 1 andrúmsloft, þá gufar vatnið í ílátinu upp eða sjóðar við 100 ° C).
Tilvist landvinda og sjávargola felur einnig í sér varmaflutning með leiðni og varmaburði. Eðlisvarmi landsins er minni en eðlisvarmi sjávarins. Þess vegna hitnar jörðin hraðar þegar hún kemst í snertingu við sólina og einnig kaldari þegar nóttin skellur á. Landhiti hitar loftið fyrir ofan hraðar (varmi flyst frá landi til lofts með leiðni). Lofthitinn hækkar og loftið þenst út. Fyrir vikið minnkar eðlisþyngd loftsins. Þvert á móti er hitastig sjávarins kaldara þannig að loftið fyrir ofan sjávarmál er einnig kaldara en loftið á yfirborði landsins.
Loftið á sjávaryfirborðinu er kaldara þannig að eðlisþyngdin er hærri. Mismunurinn á eðlisþyngd loftsins veldur því að loftið á sjávaryfirborðinu færist í átt að landi, en loftið á jörðu niðri færist upp á við. Því lengra frá yfirborði jarðar, því minni er loftmagnið vegna þess að þyngdarkraftur jarðar minnkar. Vegna þess að loftmagnið minnkar, minnkar loftþrýstingurinn einnig.
Heitt loft á landi sem stefnir upp á við hefur kólnað vegna þess að það er lengra frá yfirborði jarðar og loftþrýstingurinn minnkar. Kalda loftið stefnir þá niður, ekki að yfirborði landsins heldur að yfirborði sjávarins, þar sem frostmark er hærra. Þetta ferli á sér stað stöðugt þannig að loft streymir frá sjó til lands. Í stuttu máli, loftið nálægt yfirborði sjávar stefnir niður á jörðina, loftið nálægt yfirborði jarðar stefnir upp á við og loftið fyrir ofan stefnir upp á yfirborð sjávarins.
Af hverju færist reykur alltaf upp? Reykur færist upp vegna þess að hitastigið er hærra en hitastig umhverfisloftsins. Vegna þess að hitastig reyksins er hærra eykst rúmmálið og eðlisþyngdin minnkar. Minni massi reyksins veldur minni þrýstingi, samanborið við þrýstinginn í umhverfinu. Loftið í kringum reykinn þrýstir reyknum upp á við.
Hvers vegna færist skýjað niður á regntímanum? Á regntímanum innihalda ský mikið af vatnsgufu þannig að þéttleiki skýjanna eykst. Ský sem innihalda mikið af vatnsgufu og hafa mikinn þéttleika færast niður á þann stað þar sem loftið í kringum svæðið hefur sama þéttleika og skýjaþéttleikinn. Þú getur spurt spurninga og svarað mörgu sem tengist þessu efni ef þú hefur skilið útskýringuna hér að ofan vel og rétt.
