Straipsnis apie šilumos perdavimą konvekcijos būdu
Ar kada nors buvote paplūdimyje saulėtą dieną? Giedrą dieną paplūdimyje visada pučia vėjas nuo jūros. Kodėl paplūdimyje visada pučia vėjas ir kodėl jūros brizas (vėjas, pučiantis nuo jūros į sausumą) pučia dieną, o sausumos brizas (vėjas, pučiantis nuo sausumos į jūrą) – naktį? Kodėl lietinguoju metų laiku debesys gali nusileisti ant šlaitų? Kodėl vėjas vėsus? Atsakymai į šiuos klausimus susiję su savitąja sausumos ir jūros šiluma, plėtimusi, tankiu ir šilumos perdavimu konvekcijos būdu!
Gerai ir teisingai suprasdami temą, galėsite atsakyti į aukščiau pateiktus ir kitus klausimus, kuriuos galite užduoti vėliau.
Šilumos perdavimas laidumu paprastai vyksta kietuose objektuose arba iš kietų objekto į skystus objektus (ir iš skystų objekto į kietą objektą) arba iš kietų objekto į dujinius objektus (ir iš dujinių objekto į kietą objektą). Nors šilumos perdavimas konvekcija paprastai vyksta skystuose objektuose (pvz., vandenyje) ir dujiniuose objektuose (pvz., vandenyje). Šilumos perdavimas konvekcija yra šilumos perdavimas, lydimas objektų perkėlimo. Kad geriau suprastumėte šilumos perdavimą konvekcija, peržiūrėkite atvejį, pavyzdžiui, vandens šildymą ugnimi. Kai vanduo inde kaitinamas ugnimi, šiluma laidumo ir spinduliavimo būdu pereina iš ugnies (aukštos temperatūros) į indą (žemos temperatūros). Tada šiluma laidumo būdu pereina iš indo (aukštesnės temperatūros) į vandenį šalia indo (žemesnės temperatūros). Papildoma šiluma padidina vandens temperatūrą šalia indo.
Didėjanti vandens temperatūra verčia vandenį plėstis arba didinti vandens tūrį. Nes didėjant vandens tūriui, mažėja vandens tankis. Vanduo prie indo dugno yra aukštesnės temperatūros nei vanduo šalia jo. Kitaip tariant, vanduo prie indo dugno 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 prie indo dugno, kurio tankis mažesnis, juda aukštyn. Šis procesas vyksta nuolat, kol visas vanduo inde pasiekia tą pačią temperatūrą (jei oro slėgis yra 1 atmosfera, tai vanduo inde garuoja arba verda 100 ° C temperatūroje).
Sausumos ir jūros vėjų atsiradimas taip pat apima šilumos perdavimą laidumu ir konvekcija. Sausumos savitoji šiluma yra mažesnė nei jūros vandens savitoji šiluma. Todėl žemė įkaista greičiau, kai ją veikia saulė, ir atšąla, kai ateina naktis. Sausumos šiluma greičiau šildo virš jos esantį orą (šiluma iš sausumos į orą pereina laidumu). Oro temperatūra kyla, o oras plečiasi. Dėl to sumažėja oro tankis. Priešingai, jūros vandens temperatūra yra žemesnė, todėl oras virš jūros lygio taip pat yra šaltesnis nei oras sausumos paviršiuje.
Oras jūros paviršiuje yra vėsesnis, todėl jo tankis yra didesnis. Dėl oro tankio skirtumo jūros paviršiuje esantis oras juda link sausumos, o ant žemės esantis oras kyla aukštyn. Kuo toliau nuo Žemės paviršiaus, tuo oro kiekis mažėja, nes mažėja Žemės gravitacinė jėga. Mažėjant oro kiekiui, mažėja ir oro slėgis.
Karštas oras sausumoje, kylantis aukštyn, atvėsta, nes yra toliau nuo Žemės paviršiaus, oro slėgis mažėja. Šaltas oras tada juda žemyn ne sausumos, o vandenyno paviršiaus link, kuriame temperatūra žemesnė. Šis procesas vyksta nuolat, todėl oras juda iš jūros į sausumą. Trumpai tariant, oras prie jūros paviršiaus juda link žemės, oras prie Žemės paviršiaus juda aukštyn, oras virš jo juda link jūros paviršiaus.
Kodėl dūmai visada kyla aukštyn? Dūmai kyla aukštyn, nes jų temperatūra yra aukštesnė už aplinkinio oro temperatūrą. Kadangi dūmų temperatūra yra aukštesnė, jų tūris didėja, o tankis mažėja. Mažesnė dūmų masė sukelia mažesnį slėgį, palyginti su aplinkinio oro slėgiu. Oras aplink dūmus spaudžia dūmus aukštyn.
Kodėl lietinguoju metų laiku debesys leidžiasi žemyn? Lietinguoju metų laiku debesyse yra daug vandens garų, todėl jų tankis didėja. Debesys, kuriuose yra daug vandens garų ir kurie yra didelio tankio, leidžiasi žemyn link vietos, kur aplinkinio oro tankis yra toks pat kaip debesų tankis. Jei gerai ir teisingai supratote aukščiau pateiktą paaiškinimą, galite užduoti klausimus ir atsakyti į daugelį su šia tema susijusių klausimų.
