Sei mai stato su una spiaggia in una giornata di sole? In una giornata di sole, c'è sempre un vento che soffia dal mare verso la terraferma. Perché c'è sempre vento sulla spiaggia e perché durante il giorno soffia la brezza marina (vento che soffia dal mare verso la terraferma) e di notte la brezza di terra (vento che soffia dalla terraferma verso il mare)? Perché le nuvole scendono sui pendii delle montagne durante la stagione delle piogge? Perché il vento è fresco? Le risposte a queste domande sono legate al calore specifico della terra e del mare, all'espansione, alla densità e al trasferimento di calore per convezione . Comprendendo bene e correttamente questo argomento, potrai rispondere alle domande di cui sopra e ad altre domande che potresti porti in seguito.
Il trasferimento di calore per conduzione avviene solitamente nei solidi o dai solidi ai liquidi (dai liquidi ai solidi) o dai solidi ai gas (dai gas ai solidi). Il trasferimento di calore per convezione avviene solitamente nei liquidi (ad esempio, l'acqua) e nei gas (ad esempio, l'aria).
Il trasferimento di calore per convezione è il trasferimento di calore accompagnato dal movimento della materia. Per comprendere meglio il trasferimento di calore per convezione, consideriamo un esempio, come il riscaldamento dell'acqua tramite il fuoco. Quando l'acqua in un recipiente viene riscaldata con il fuoco, il calore si sposta dal fuoco (alta temperatura) al recipiente (bassa temperatura) per conduzione e irraggiamento. Il calore si sposta quindi dal recipiente (alta temperatura) all'acqua vicina al recipiente (bassa temperatura) per conduzione. Il calore aggiuntivo provoca un aumento della temperatura dell'acqua vicino al recipiente. L'aumento di temperatura fa sì che l'acqua si espanda, aumentandone il volume. Man mano che il volume aumenta, la sua densità diminuisce. L'acqua vicino al fondo del recipiente ha una temperatura più alta rispetto all'acqua sopra di essa. In altre parole, l'acqua vicino al fondo del recipiente ha un volume maggiore e una densità minore, mentre l'acqua sopra di essa ha un volume minore e una densità maggiore. La differenza di densità fa sì che l'acqua sulla superficie del recipiente, che ha una densità maggiore, si muova verso il basso e l'acqua vicino al fondo del recipiente, che ha una densità minore, si muova verso l'alto. Questo processo avviene in modo continuo finché tutta l'acqua all'interno non raggiunge la stessa temperatura (se la pressione atmosferica è di 1 atmosfera, l'acqua nel contenitore evaporerà, ovvero bollirà a una temperatura di 100 ° C).
La presenza di brezze di terra e di mare implica anche il trasferimento di calore per conduzione e convezione. Il calore specifico della terra (il calore specifico di un solido) è inferiore a quello dell'acqua di mare, quindi la terra si riscalda più rapidamente quando esposta alla luce solare e si raffredda più rapidamente di notte. Il riscaldamento più rapido della terra riscalda l'aria sovrastante (il calore si trasferisce dalla terra all'aria per conduzione). La temperatura dell'aria che riceve il calore aggiuntivo aumenta e l'aria si espande. Di conseguenza, la densità dell'aria diminuisce. Al contrario, la temperatura dell'acqua di mare è più bassa, quindi anche l'aria sopra la superficie del mare è più fredda rispetto all'aria sopra la superficie terrestre. L'aria al livello del mare è più fredda, quindi la sua densità è maggiore. Questa differenza di densità dell'aria fa sì che l'aria al livello del mare si muova verso la terraferma, spingendo verso l'alto l'aria sovrastante. Più ci si allontana dalla superficie terrestre, minore è la quantità d'aria prodotta a causa della diminuzione della forza gravitazionale terrestre. Poiché la quantità d'aria diminuisce, anche la pressione atmosferica diminuisce. L'aria calda sopra la terraferma che sale si raffredda perché più ci si allontana dalla superficie terrestre, minore è la pressione atmosferica. L'aria fredda quindi scende di nuovo, non verso la superficie terrestre ma verso la superficie dell'oceano, che ha una temperatura più bassa. Questo processo si ripete continuamente, creando un flusso d'aria dal mare verso la terraferma. In breve, l'aria vicino alla superficie del mare si muove verso la terraferma, l'aria vicino alla superficie terrestre sale verso l'alto e l'aria sopra di essa si muove verso la superficie del mare.
Perché il fumo sale sempre verso l'alto?
Il fumo sale perché la sua temperatura è superiore a quella dell'aria circostante. Poiché la temperatura del fumo è più elevata, il suo volume aumenta e la sua densità diminuisce. La minore densità del fumo determina una pressione del fumo inferiore rispetto alla pressione dell'aria circostante. L'aria circostante spinge il fumo verso l'alto.
Perché le nuvole si spostano verso il basso durante la stagione delle piogge? Durante la stagione delle piogge, le nuvole contengono molto vapore acqueo, il che aumenta la loro densità. Le nuvole che contengono molto vapore acqueo e hanno un'alta densità si spostano verso il basso, in direzione di un'area in cui l'aria circostante ha la stessa densità della nuvola.
