Boli ste niekedy na pláži za slnečného dňa? Za slnečného dňa na pláži vždy fúka vietor od mora k pevnine. Prečo na pláži vždy fúka vietor a prečo cez deň fúka morský vánok (vietor fúkajúci od mora k pevnine) a v noci pevninský vánok (vietor fúkajúci z pevniny k moru)? Prečo počas obdobia dažďov zostupujú mraky na horské svahy? Prečo je vietor chladný? Odpovede na tieto otázky sa týkajú špecifického tepla pevniny a mora, rozťažnosti, hustoty a prenosu tepla konvekciou ( prenosu tepla ). Správnym pochopením tejto témy môžete odpovedať na vyššie uvedené otázky a ďalšie otázky, ktoré si môžete položiť neskôr.
Prenos tepla vedením zvyčajne prebieha v pevných látkach alebo z pevných látok do kvapalín (z kvapalín na pevné látky) alebo z pevných látok do plynov (z plynov na pevné látky). Prenos tepla konvekciou zvyčajne prebieha v kvapalinách (napr. voda) a plynoch (napr. vzduch).
Konvekčný prenos tepla je prenos tepla sprevádzaný pohybom hmoty. Pre lepšie pochopenie konvekčného prenosu tepla si predstavme prípad, ako je napríklad ohrievanie vody ohňom. Keď sa voda v nádobe ohrieva ohňom, teplo sa presúva z ohňa (vysoká teplota) do nádoby (nízka teplota) vedením a žiarením. Teplo sa potom presúva z nádoby (vyššia teplota) do vody v blízkosti nádoby (nižšia teplota) vedením. Dodatočné teplo spôsobuje zvýšenie teploty vody v blízkosti nádoby. Zvýšenie teploty spôsobuje rozpínanie vody, čím sa zväčšuje jej objem. So zvyšujúcim sa objemom sa jej hustota znižuje. Voda v blízkosti dna nádoby má vyššiu teplotu ako voda nad ňou. Inými slovami, voda v blízkosti dna nádoby má väčší objem a nižšiu hustotu, zatiaľ čo voda nad ňou má menší objem a vyššiu hustotu. Rozdiel v hustote spôsobuje, že voda na povrchu nádoby, ktorá má väčšiu hustotu, sa pohybuje smerom nadol a voda v blízkosti dna nádoby, ktorá má menšiu hustotu, sa pohybuje smerom nahor. Tento proces prebieha nepretržite, kým všetka voda vo vnútri nedosiahne rovnakú teplotu (ak je tlak vzduchu 1 atmosféra, voda v nádobe sa odparí, t. j. zovrie pri teplote 100 ° C).
Výskyt pozemného a morského vánku zahŕňa aj prenos tepla vedením a konvekciou. Merné teplo pevniny (merné teplo pevnej látky) je nižšie ako u morskej vody, preto sa pevnina rýchlejšie zohrieva, keď je vystavená slnečnému žiareniu, a v noci sa tiež rýchlejšie ochladzuje. Pevnina sa zohrieva rýchlejšie a ohrieva vzduch nad ňou (teplo sa prenáša z pevniny do vzduchu vedením). Teplota vzduchu, ktorý prijíma dodatočné teplo, sa zvyšuje a vzduch sa rozpína. V dôsledku toho sa hustota vzduchu znižuje. Naopak, teplota morskej vody je chladnejšia, takže aj vzduch nad hladinou mora je chladnejší v porovnaní so vzduchom nad povrchom pevniny. Vzduch na hladine mora je chladnejší, takže jeho hustota je väčšia. Tento rozdiel v hustote vzduchu spôsobuje, že sa vzduch na hladine mora pohybuje smerom k pevnine a tlačí vzduch nad ňou smerom nahor. Čím ďalej od zemského povrchu, tým menej vzduchu sa vytvára v dôsledku klesajúcej gravitačnej sily Zeme. Pretože sa znižuje množstvo vzduchu, znižuje sa aj tlak vzduchu. Horúci vzduch nad pevninou, ktorý sa pohybuje smerom nahor, sa ochladzuje, pretože čím ďalej od zemského povrchu, tým menší je tlak vzduchu. Studený vzduch sa potom opäť pohybuje smerom nadol, nie smerom k pevnine, ale smerom k oceánu, ktorý má nižšiu teplotu. Tento proces prebieha nepretržite a vytvára prúdenie vzduchu z mora na pevninu. Stručne povedané, vzduch v blízkosti morskej hladiny sa pohybuje smerom k pevnine, vzduch v blízkosti pevniny sa pohybuje smerom nahor a vzduch nad ňou sa pohybuje smerom k morskej hladine.
Prečo dym vždy stúpa nahor?
Dym stúpa, pretože jeho teplota je vyššia ako teplota okolitého vzduchu. Keďže teplota dymu je vyššia, jeho objem sa zväčšuje a hustota klesá. Nižšia hustota dymu má za následok nižší tlak dymu v porovnaní s tlakom okolitého vzduchu. Okolitý vzduch tlačí dym nahor.
Prečo sa oblaky počas obdobia dažďov pohybujú smerom nadol? Počas obdobia dažďov oblaky obsahujú veľa vodnej pary, čím sa zvyšuje ich hustota. Oblaky, ktoré obsahujú veľa vodnej pary a majú vysokú hustotu, sa pohybujú smerom nadol k miestu, kde má okolitý vzduch rovnakú hustotu ako oblak.
