Raksts par siltuma pārnesi ar konvekcijas palīdzību
Vai esat kādreiz bijuši pludmalē saulainā laikā? Skaidrā dienā pludmalē vienmēr pūš vējš no jūras. Kāpēc pludmalē vienmēr pūš vējš, un kāpēc jūras brīze (vējš, kas pūš no jūras uz zemi) ir dienā, bet sauszemes brīze (vējš, kas pūš no sauszemes uz jūru) ir naktī? Kāpēc lietus sezonā mākoņi var nolaisties nogāzēs? Kāpēc vējš ir vēss? Atbildes uz šiem jautājumiem ir saistītas ar sauszemes un jūras īpatnējo siltumu, izplešanos, blīvumu un siltuma pārnesi konvekcijas ceļā!
Labi un pareizi izprotot tēmu, jūs varat atbildēt uz iepriekš minētajiem jautājumiem un citiem jautājumiem, ko jūs varētu uzdot vēlāk.
Siltuma pārnešana ar vadīšanas palīdzību parasti notiek cietos objektos vai no cietiem objektiem uz šķidriem objektiem (un no šķidriem objektiem uz cietiem objektiem) vai no cietiem objektiem uz gāzes objektiem (un no gāzes objektiem uz cietiem objektiem). Savukārt siltuma pārnešana ar konvekcijas palīdzību parasti notiek šķidros objektos (piemēram, ūdenī) un gāzes objektos (piemēram, gaisā). Siltuma pārnešana ar konvekcijas palīdzību ir siltuma pārnešana, ko pavada objektu pārvietošana. Lai labāk izprastu siltuma pārnesi ar konvekcijas palīdzību, apskatiet gadījumu, piemēram, ūdens sildīšanu, izmantojot uguni. Kad ūdens traukā tiek sildīts ar uguni, siltums vadīšanas un starojuma ceļā pārvietojas no uguns (augsta temperatūra) uz trauku (zema temperatūra). Pēc tam siltums vadīšanas ceļā pārvietojas no trauka (augstāka temperatūra) uz ūdeni trauka tuvumā (zemāka temperatūra). Papildu siltums izraisa ūdens temperatūras paaugstināšanos trauka tuvumā.
Pieaugot ūdens temperatūrai, ūdens izplešas jeb palielinās ūdens tilpums. Jo, palielinoties ūdens tilpumam, samazinās ūdens blīvums. Ūdenim trauka apakšā ir augstāka temperatūra nekā ūdenim blakus tam. Citiem vārdiem sakot, ūdenim trauka apakšā ir lielāks tilpums un mazāks blīvums, savukārt ūdenim virs tā ir mazāks tilpums un lielāks blīvums. Blīvuma atšķirība izraisa to, ka ūdens trauka virsmā, kuram ir lielāks blīvums, pārvietojas uz leju, un ūdens trauka apakšā, kuram ir mazāks blīvums, pārvietojas uz augšu. Šis process notiek nepārtraukti, līdz visam ūdenim traukā ir vienāda temperatūra (ja gaisa spiediens ir 1 atmosfēra, tad ūdens traukā iztvaiko vai vārās 100 °C temperatūrā). oC).
Arī sauszemes vēju un jūras brīžu rašanās ietver siltuma pārnesi ar vadīšanas un konvekcijas palīdzību. Zemes īpatnējais siltums ir mazāks nekā jūras ūdens īpatnējais siltums. Tādēļ zeme ātrāk sakarst, kad tā ir pakļauta saulei, un arī aukstāka, kad iestājas nakts. Zemes siltums ātrāk sasilda gaisu virs tās (siltums no zemes uz gaisu pārvietojas ar vadīšanas palīdzību). Gaisa temperatūra paaugstinās un gaiss izplešas. Tā rezultātā samazinās gaisa blīvums. Gluži pretēji, jūras ūdens temperatūra ir zemāka, tāpēc arī gaiss virs jūras līmeņa ir aukstāks nekā gaiss uz sauszemes virsmas.
Gaiss uz jūras virsmas ir vēsāks, tāpēc blīvums ir lielāks. Gaisa blīvuma atšķirība liek gaisam uz jūras virsmas pārvietoties uz sauszemi, savukārt gaiss uz zemes pārvietojas uz augšu. Jo tālāk no Zemes virsmas, jo mazāks gaisa daudzums, jo mazāks ir Zemes gravitācijas spēks. Tā kā gaisa daudzums samazinās, samazinās arī gaisa spiediens.
Karstais gaiss uz sauszemes, kas virzās uz augšu, ir atdzisis, jo tas atrodas tālāk no Zemes virsmas, gaisa spiediens samazinās. Aukstais gaiss tad virzās uz leju nevis uz sauszemes virsmu, bet gan uz okeāna virsmu, kur ir augstāka sasalšanas temperatūra. Šis process notiek nepārtraukti, tāpēc notiek gaisa plūsma no jūras uz sauszemi. Īsāk sakot, gaiss pie jūras virsmas pārvietojas uz zemes, gaiss pie Zemes virsmas pārvietojas uz augšu, gaiss virs tās pārvietojas uz jūras virsmu.
Kāpēc dūmi vienmēr ceļas uz augšu? Dūmi ceļas uz augšu, jo temperatūra ir augstāka nekā apkārtējā gaisa temperatūra. Tā kā dūmu temperatūra ir augstāka, tilpums palielinās un blīvums samazinās. Mazāka dūmu masa rada mazāku spiedienu salīdzinājumā ar apkārtējā gaisa spiedienu. Gaiss ap dūmiem spiež dūmus uz augšu.
Kāpēc lietus sezonā mākonis pārvietojas uz leju? Lietus sezonā mākoņos ir daudz ūdens tvaiku, tāpēc mākoņu blīvums palielinās. Mākoņi, kas satur daudz ūdens tvaiku un kuriem ir liels blīvums, pārvietojas uz vietu, kur gaisam ap šo apgabalu ir tāds pats blīvums kā mākoņa blīvumam. Jūs varat uzdot jautājumus un atbildēt uz daudziem jautājumiem, kas saistīti ar šo tēmu, ja esat labi un pareizi sapratis iepriekš sniegto skaidrojumu.
