संवहनद्वारे उष्णता हस्तांतरणाबद्दलचा लेख
सूर्यप्रकाश असताना तुम्ही कधी समुद्रकिनाऱ्यावर गेला आहात का? निरभ्र दिवशी, समुद्रकिनाऱ्यावर नेहमी समुद्राकडून वारा वाहत असतो. समुद्रकिनाऱ्यावर नेहमी वारा का असतो, आणि समुद्राकडून जमिनीकडे वाहणारा वारा (समुद्री झुळूक) दिवसा, तर जमिनीकडून समुद्राकडे वाहणारा वारा (भूवाळूक) रात्री का असतो? पावसाळ्यात ढग उतारांवर खाली का येतात? वारा थंड का लागतो? या प्रश्नांची उत्तरे जमीन आणि समुद्राची विशिष्ट उष्णता, प्रसरण, घनता आणि संवहनाद्वारे होणाऱ्या उष्णता हस्तांतरणाशी संबंधित आहेत!
विषय चांगल्या प्रकारे आणि अचूकपणे समजून घेतल्याने, तुम्ही वरील प्रश्नांची आणि नंतर तुम्हाला पडू शकणाऱ्या इतर प्रश्नांचीही उत्तरे देऊ शकाल.
वहनाद्वारे उष्णता हस्तांतरण सामान्यतः घन वस्तूंमध्ये किंवा घन वस्तूंपासून द्रव वस्तूंमध्ये (आणि द्रव वस्तूंपासून घन वस्तूंमध्ये) किंवा घन वस्तूंपासून वायू वस्तूंमध्ये (आणि वायू वस्तूंपासून घन वस्तूंमध्ये) होते. तर, अभिसरणाद्वारे उष्णता हस्तांतरण सामान्यतः द्रव वस्तूंमध्ये (उदा. पाणी) आणि वायू वस्तूंमध्ये (उदा. हवा) होते. अभिसरणाद्वारे होणारे उष्णता हस्तांतरण म्हणजे वस्तूंच्या स्थानांतरणासह होणारे उष्णता हस्तांतरण. तुम्हाला अभिसरणाद्वारे होणारे उष्णता हस्तांतरण अधिक चांगल्या प्रकारे समजावे यासाठी, एका उदाहरणाचा अभ्यास करूया, उदाहरणार्थ, आगीचा वापर करून पाणी गरम करणे. जेव्हा भांड्यातील पाणी आगीने गरम केले जाते, तेव्हा उष्णता वहन आणि प्रारणाद्वारे आगीकडून (उच्च तापमान) भांड्याकडे (कमी तापमान) जाते. त्यानंतर, उष्णता वहनाद्वारे भांड्यातून (उच्च तापमान) भांड्याजवळील पाण्याकडे (कमी तापमान) जाते. या अतिरिक्त उष्णतेमुळे भांड्याजवळील पाण्याचे तापमान वाढते.
पाण्याचे तापमान वाढल्याने पाणी प्रसरण पावते किंवा पाण्याचे आकारमान वाढते. कारण पाण्याचे आकारमान वाढल्याने त्याची घनता कमी होते. भांड्याच्या तळाशी असलेल्या पाण्याचे तापमान त्याच्या शेजारील पाण्यापेक्षा जास्त असते. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास, भांड्याच्या तळाशी असलेल्या पाण्याचे आकारमान जास्त आणि घनता कमी असते, तर त्याच्या वरील पाण्याचे आकारमान कमी आणि घनता जास्त असते. घनतेतील या फरकामुळे भांड्याच्या पृष्ठभागावरील, जास्त घनता असलेले पाणी खाली सरकते आणि भांड्याच्या तळाशी असलेले, कमी घनता असलेले पाणी वर सरकते. ही प्रक्रिया तोपर्यंत सतत घडत राहते जोपर्यंत आतील सर्व पाण्याचे तापमान समान होत नाही (जर हवेचा दाब १ ॲटमॉस्फियर असेल, तर भांड्यातील पाण्याचे बाष्पीभवन होते किंवा ते १०० ° C तापमानाला उकळते).
जमिनीवरील वारे आणि समुद्रावरील झुळका यांच्या निर्मितीमध्ये देखील वहन आणि अभिसरणाद्वारे उष्णतेचे हस्तांतरण होते. जमिनीची विशिष्ट उष्णता समुद्राच्या पाण्याच्या विशिष्ट उष्णतेपेक्षा कमी असते. त्यामुळे, सूर्यप्रकाशात आल्यावर जमीन अधिक वेगाने गरम होते आणि रात्र झाल्यावर थंडही होते. जमिनीवरील उष्णता तिच्यावरील हवेला अधिक वेगाने गरम करते (उष्णता वहनाद्वारे जमिनीवरून हवेत जाते). हवेचे तापमान वाढते आणि हवा प्रसरण पावते. परिणामी, हवेची घनता कमी होते. याउलट, समुद्राच्या पाण्याचे तापमान थंड असल्यामुळे, समुद्रसपाटीवरील हवा देखील जमिनीवरील हवेपेक्षा थंड असते.
समुद्राच्या पृष्ठभागावरील हवा थंड असल्यामुळे तिची घनता जास्त असते. हवेच्या घनतेतील फरकामुळे समुद्राच्या पृष्ठभागावरील हवा जमिनीकडे सरकते, तर जमिनीवरील हवा वरच्या दिशेने जाते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून जसजसे दूर जाल, तसतसे हवेचे प्रमाण कमी होते, कारण पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण बल कमी होत जाते. हवेचे प्रमाण कमी झाल्यामुळे हवेचा दाबही कमी होत जातो.
जमिनीवरील गरम हवा वरच्या दिशेने जाताना थंड होते, कारण ती पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून दूर गेल्यामुळे हवेचा दाब कमी होतो. मग ही थंड हवा खाली येते, जमिनीच्या पृष्ठभागाकडे नव्हे, तर समुद्राच्या पृष्ठभागाकडे, जिथे गोठणबिंदूचे तापमान अधिक असते. ही प्रक्रिया सतत घडत राहते, ज्यामुळे समुद्राकडून जमिनीकडे हवेचा प्रवाह सुरू राहतो. थोडक्यात, समुद्राच्या पृष्ठभागाजवळील हवा जमिनीकडे जाते, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळील हवा वर जाते आणि त्यावरील हवा समुद्राच्या पृष्ठभागाकडे जाते.
धूर नेहमी वर का जातो? धूर वर जातो कारण त्याचे तापमान सभोवतालच्या हवेच्या तापमानापेक्षा जास्त असते. धुराचे तापमान जास्त असल्यामुळे, त्याचे आकारमान वाढते आणि घनता कमी होते. धुराचे वस्तुमान कमी असल्यामुळे, सभोवतालच्या हवेच्या दाबाच्या तुलनेत कमी दाब निर्माण होतो. धुराच्या सभोवतालची हवा धुराला वरच्या दिशेने दाबते.
पावसाळ्यात ढग खाली का सरकतात? पावसाळ्यात ढगांमध्ये पाण्याची वाफ मोठ्या प्रमाणात असते, त्यामुळे ढगांची घनता वाढते. ज्या ढगांमध्ये पाण्याची वाफ जास्त असते आणि त्यांची घनता जास्त असते, ते खाली अशा ठिकाणी सरकतात, जिथे सभोवतालच्या हवेची घनता ढगांच्या घनतेइतकीच असते. जर तुम्हाला वरील स्पष्टीकरण व्यवस्थित आणि अचूकपणे समजले असेल, तर तुम्ही या विषयाशी संबंधित अनेक गोष्टींवर प्रश्न विचारू शकता आणि त्यांची उत्तरे देऊ शकता.
