Ar kada nors buvote paplūdimyje saulėtą dieną? Saulėtą dieną vėjas visada pučia nuo jūros į sausumą. Kodėl paplūdimyje visada pučia vėjas ir kodėl dieną pučia jūros brizas (vėjas, pučiantis nuo jūros į sausumą), o naktį – sausumos brizas (vėjas, pučiantis nuo sausumos į jūrą)? Kodėl lietaus sezono metu kalnų šlaitais leidžiasi debesys? Kodėl vėjas vėsus? Atsakymai į šiuos klausimus yra susiję su sausumos ir jūros specifine šiluma, plėtimusi, tankiu ir šilumos perdavimu konvekcijos būdu ( šilumos perdavimas ). Gerai ir teisingai suprasdami šią temą, galėsite atsakyti į aukščiau pateiktus ir kitus klausimus, kuriuos galite užduoti vėliau.
Šilumos perdavimas laidumu paprastai vyksta kietose medžiagose arba iš kietų medžiagų į skysčius (skysčių į kietas medžiagas) arba iš kietų medžiagų į dujas (dujų į kietas medžiagas). Konvekcinis šilumos perdavimas paprastai vyksta skysčiuose (pvz., vandenyje) ir dujose (pvz., ore).
Konvekcinis šilumos perdavimas yra šilumos perdavimas, lydimas materijos judėjimo. Norint geriau suprasti konvekcinį šilumos perdavimą, panagrinėkime atvejį, pavyzdžiui, vandens kaitinimą ugnimi. Kai vanduo inde kaitinamas ugnimi, šiluma iš ugnies (aukštos temperatūros) į indą (žemos temperatūros) pereina laidumo ir spinduliavimo būdu. Tada šiluma iš indo (aukštesnės temperatūros) pereina į vandenį šalia indo (žemesnės temperatūros) laidumo būdu. Papildoma šiluma padidina vandens temperatūrą šalia indo. Temperatūros padidėjimas sukelia vandens plėtimąsi, didinant jo tūrį. Didėjant tūriui, jo tankis mažėja. Vanduo indo apačioje yra aukštesnės temperatūros nei vanduo virš jo. Kitaip tariant, vanduo indo apačioje turi didesnį tūrį ir mažesnį tankį, o vanduo virš jo turi mažesnį tūrį ir didesnį tankį. Dėl tankio skirtumo vanduo indo paviršiuje, kurio tankis didesnis, juda žemyn, o vanduo indo dugne, kurio tankis mažesnis, juda aukštyn. Šis procesas vyksta nuolat, kol visas vanduo inde pasieks tą pačią temperatūrą (jei oro slėgis yra 1 atmosfera, vanduo inde išgaruos, t. y. užvirs 100 ° C temperatūroje ).
Sausumos ir jūros brizų atsiradimas taip pat apima šilumos perdavimą laidumu ir konvekcija. Sausumos savitoji šiluma (kietojo kūno savitoji šiluma) yra mažesnė nei jūros vandens, todėl žemė įkaista greičiau, kai yra veikiama saulės spindulių, ir taip pat greičiau atvėsta naktį. Sausuma įkaista greičiau, šildydama virš jos esantį orą (šiluma perduodama iš sausumos į orą laidumu). Oro, kuris gauna papildomą šilumą, temperatūra didėja, ir oras plečiasi. Dėl to oro tankis mažėja. Ir atvirkščiai, jūros vandens temperatūra yra vėsesnė, todėl oras virš jūros paviršiaus taip pat yra vėsesnis, palyginti su oru virš sausumos paviršiaus. Oras jūros lygyje yra šaltesnis, todėl jo tankis yra didesnis. Šis oro tankio skirtumas verčia orą jūros lygyje judėti link sausumos, stumdamas virš jos esantį orą aukštyn. Kuo toliau nuo Žemės paviršiaus, tuo mažiau oro susidaro dėl mažėjančios Žemės gravitacijos jėgos. Kadangi oro kiekis mažėja, taip pat mažėja oro slėgis. Karštas oras virš sausumos, kuris juda aukštyn, vėsta, nes kuo toliau nuo Žemės paviršiaus, tuo mažesnis oro slėgis. Tada šaltas oras vėl juda žemyn ne sausumos, o vandenyno paviršiaus link, kur temperatūra yra vėsesnė. Šis procesas vyksta nuolat, sukurdamas oro srautą iš jūros į sausumą. Trumpai tariant, oras prie jūros paviršiaus juda sausumos link, oras prie sausumos paviršiaus juda aukštyn, o oras virš jo juda jūros paviršiaus link.
Kodėl dūmai visada kyla aukštyn?
Dūmai kyla aukštyn, nes jų temperatūra yra aukštesnė nei aplinkinio oro. Kadangi dūmų temperatūra yra aukštesnė, jų tūris didėja, o tankis mažėja. Mažesnis dūmų tankis lemia mažesnį dūmų slėgį, palyginti su aplinkinio oro slėgiu. Aplinkinis oras stumia dūmus aukštyn.
Kodėl debesys slenka žemyn lietinguoju metų laiku? Lietinguoju metų laiku debesyse yra daug vandens garų, todėl jų tankis didėja. Debesys, kuriuose yra daug vandens garų ir kurie yra didelio tankio, slenka žemyn link vietos, kur aplinkinio oro tankis yra toks pat kaip debesies.
