Har du noen gang vært på en strand på en solskinnsdag? På en solskinnsdag blåser det alltid en vind fra havet til land på stranden. Hvorfor er det alltid vind på stranden, og hvorfor oppstår det en sjøbris (vind som blåser fra havet til land) om dagen, og en landbris (vind som blåser fra land til hav) om natten? Hvorfor synker skyer ned på fjellsider i regntiden? Hvorfor føles vinden kjølig? Svarene på disse spørsmålene er knyttet til den spesifikke varmen til land og hav, utvidelse, tetthet og varmeoverføring ved konveksjon ( varmeoverføring ). Ved å forstå dette emnet godt og riktig, kan du svare på spørsmålene ovenfor og andre spørsmål du kanskje stiller senere.
Varmeoverføring ved konduksjon skjer vanligvis i faste stoffer eller fra faste stoffer til væsker (væsker til faste stoffer) eller fra faste stoffer til gasser (gasser til faste stoffer). Varmeoverføring ved konveksjon skjer imidlertid vanligvis i væsker (f.eks. vann) og gasser (f.eks. luft).
Konveksjonsvarmeoverføring er overføring av varme ledsaget av bevegelse av materie. For å bedre forstå konveksjonsvarmeoverføring, kan vi vurdere et tilfelle, for eksempel vann som varmes opp ved hjelp av ild. Når vann i en beholder varmes opp med ild, beveger varme seg fra ilden (høy temperatur) til beholderen (lav temperatur) ved konduksjon og stråling. Varme beveger seg deretter fra beholderen (høyere temperatur) til vannet i nærheten av beholderen (lavere temperatur) ved konduksjon. Den ekstra varmen fører til at temperaturen på vannet i nærheten av beholderen øker. Temperaturøkningen fører til at vannet utvider seg, noe som øker volumet. Når volumet øker, reduseres tettheten . Vannet nær bunnen av beholderen har en høyere temperatur enn vannet over det. Med andre ord har vannet nær bunnen av beholderen et større volum og en lavere tetthet, mens vannet over det har et mindre volum og en høyere tetthet. Forskjellen i tetthet fører til at vannet på overflaten av beholderen, som har en større tetthet, beveger seg nedover og vannet nær bunnen av beholderen, som har en mindre tetthet, beveger seg oppover. Denne prosessen skjer kontinuerlig inntil alt vannet inni har samme temperatur (hvis lufttrykket er 1 atmosfære, vil vannet i beholderen fordampe, dvs. koke ved en temperatur på 100 ° C).
Forekomsten av landbris og sjøbris innebærer også varmeoverføring ved konduksjon og konveksjon. Den spesifikke varmen til land (den spesifikke varmen til et fast stoff) er lavere enn for sjøvann, derfor varmes land opp raskere når det utsettes for sollys og kjøles også ned raskere om natten. Landet varmes opp raskere, og varmer opp luften over det (varmeoverføring fra land til luft ved konduksjon). Temperaturen på luften som mottar den ekstra varmen øker, og luften utvider seg. Som et resultat synker luftens tetthet. Motsatt er temperaturen på sjøvannet kjøligere, så luften over havoverflaten er også kjøligere sammenlignet med luften over landoverflaten. Luften ved havnivå er kaldere, så tettheten er større. Denne forskjellen i lufttetthet fører til at luften ved havnivå beveger seg mot land, og presser luften over det oppover. Jo lenger fra jordoverflaten, desto mindre luft produseres på grunn av jordens avtagende gravitasjonskraft. Fordi mengden luft avtar, synker også lufttrykket. Den varme luften over land som beveger seg oppover, kjøles ned fordi jo lenger unna jordoverflaten, desto mindre lufttrykk er det. Den kalde luften beveger seg deretter nedover igjen, ikke mot landoverflaten, men mot havoverflaten, som har en kjøligere temperatur. Denne prosessen skjer kontinuerlig og skaper en strøm av luft fra havet til land. Kort sagt, luft nær havoverflaten beveger seg mot land, luft nær landoverflaten beveger seg oppover, og luft over den beveger seg mot havoverflaten.
Hvorfor beveger røyk seg alltid oppover?
Røyk stiger opp fordi temperaturen er høyere enn luften rundt. Fordi røykens temperatur er høyere, øker volumet og tettheten reduseres. Den lavere tettheten av røyk resulterer i et lavere røyktrykk sammenlignet med lufttrykket i den omkringliggende luften. Luften rundt presser røyken oppover.
Hvorfor beveger skyer seg nedover i regntiden? I regntiden inneholder skyer mye vanndamp, noe som øker tettheten deres. Skyer som inneholder mye vanndamp og har høy tetthet beveger seg nedover mot et sted der den omkringliggende luften har samme tetthet som skyen.
