Artikkel om varmeoverføring ved konveksjon
Har du noen gang vært på stranden når det var sol? På en klar dag, på stranden, er det alltid vind som blåser fra havet. Hvorfor er det alltid vind på stranden, og hvorfor er det sjøbris (vind som blåser fra havet til land) om dagen, og landbris (vind som blåser fra land til hav) om natten? Hvorfor kan skyer komme ned til skråningene 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!
Ved å forstå emnet godt og riktig, kan du svare på spørsmålene ovenfor og andre spørsmål du måtte stille senere.
Varmeoverføring ved konduksjon skjer vanligvis i faste objekter eller fra faste objekter til flytende objekter (og fra flytende objekter til faste objekter) eller fra faste objekter til gassobjekter (og fra gassobjekter til faste objekter). Mens varmeoverføring ved konveksjon vanligvis skjer i flytende objekter (f.eks. vann) og gassobjekter (f.eks. luft). Varmeoverføring ved konveksjon er varmeoverføring ledsaget av overføring av objekter. For å bedre forstå varmeoverføring ved konveksjon, se på et tilfelle, for eksempel oppvarmet vann ved hjelp av ild. Når vann i en beholder varmes opp med ild, beveger varme seg fra ild (høy temperatur) til en beholder (lav temperatur) ved konduksjon og stråling. Deretter beveger varme seg fra beholderen (høyere temperatur) til vannet i nærheten av beholderen (lavere temperatur) ved konduksjon. Den ekstra varmen fører til at vanntemperaturen i nærheten av beholderen øker.
Økende vanntemperatur fører til at vannet utvider seg eller at vannvolumet øker. Fordi når vannvolumet øker, reduseres vannets tetthet. Vannet nær bunnen av beholderen har høyere temperatur enn vannet ved siden av. Med andre ord har vannet nær bunnen av beholderen et større volum og en mindre tetthet, mens vannet over har et lavere volum og en høyere tetthet. Forskjellen i tetthet fører til at vannet på overflaten av beholderen, som har en høyere tetthet, beveger seg nedover og vannet nær bunnen av beholderen, som har en mindre tetthet, beveger seg oppover. Denne prosessen skjer kontinuerlig til alt vannet inni har samme temperatur (hvis lufttrykket er 1 atmosfære, fordamper eller koker vannet i beholderen ved 100 ° C).
Forekomsten av landvind og sjøbris innebærer også varmeoverføring ved konduksjon og konveksjon. Landets spesifikke varme er mindre enn sjøvannets spesifikke varme. Derfor blir bakken varmere raskere når den utsettes for solen, og også kaldere når natten kommer. Landvarme varmer opp luften over raskere (varme beveger seg fra land til luft ved konduksjon). Lufttemperaturen øker, og luften utvider seg. Som et resultat av dette synker lufttettheten. Tvert imot er temperaturen på sjøvannet kaldere, slik at luften over havnivået også er kaldere enn luften på landoverflaten.
Luften på havoverflaten er kaldere, slik at tettheten er høyere. Forskjellen i lufttetthet fører til at luften på havoverflaten beveger seg mot land, mens luften på bakken beveger seg oppover. Jo lenger unna jordoverflaten man er, desto mindre blir luftmengden fordi jordens gravitasjonskraft blir mindre. Fordi luftmengden minker, blir også lufttrykket mindre.
Varm luft på land som beveger seg oppover, er avkjølt fordi den er lenger unna jordoverflaten, og lufttrykket synker. Den kalde luften beveger seg deretter nedover, ikke mot landoverflaten, men mot havoverflaten, som har høyere temperaturer ved frysepunktet. Denne prosessen skjer kontinuerlig, slik at det er en strøm av luft fra havet til land. Kort sagt, luften nær havoverflaten beveger seg mot bakken, luften nær jordoverflaten beveger seg oppover, og luften over beveger seg mot havoverflaten.
Hvorfor beveger røyk seg alltid oppover? Røyk beveger seg oppover fordi temperaturen er høyere enn temperaturen i den omkringliggende luften. Fordi røyktemperaturen er høyere, øker volumet og tettheten reduseres. Den mindre massen av røyk forårsaker mindre trykk sammenlignet med trykket i den omkringliggende luften. Luften rundt røyken presser røyken oppover.
Hvorfor beveger skyene seg nedover i regntiden? I regntiden inneholder skyer mye vanndamp, slik at tettheten av skyer øker. Skyer som inneholder mye vanndamp og har stor tetthet, beveger seg nedover mot stedet der luften rundt området har samme tetthet som skytettheten. Du kan stille spørsmål og svare på mange ting relatert til dette emnet hvis du har forstått forklaringen ovenfor godt og riktig.
