Članek o prenosu toplote s konvekcijo
Ste že kdaj bili na plaži, ko je bilo sončno? Na jasen dan na plaži vedno piha veter z morja. Zakaj na plaži vedno piha veter in zakaj podnevi piha morski vetrič (veter piha z morja proti kopnemu), ponoči pa kopenski vetrič (veter piha s kopnega proti morju)? Zakaj se lahko v deževnem obdobju oblaki spustijo na pobočja? Zakaj se veter zdi hladen? Odgovori na ta vprašanja se nanašajo na specifično toploto kopnega in morja, raztezanje, gostoto in prenos toplote s konvekcijo!
Z dobrim in pravilnim razumevanjem teme lahko odgovorite na zgornja vprašanja in druga vprašanja, ki si jih boste morda zastavili kasneje.
Prenos toplote s prevodnostjo se običajno dogaja v trdnih telesih ali iz trdnih teles v tekoča telesa (in iz tekočih teles v trdna telesa) ali iz trdnih teles v plinasta telesa (in iz plinastih teles v trdna telesa). Medtem ko se prenos toplote s konvekcijo običajno dogaja v tekočih telesih (npr. voda) in plinastih telesih (npr. zrak), je prenos toplote s konvekcijo prenos toplote, ki ga spremlja prenos teles. Da bi bolje razumeli prenos toplote s konvekcijo, si oglejte primer, na primer segrevanje vode z uporabo ognja. Ko se voda v posodi segreva z ognjem, se toplota s prevodnostjo in sevanjem premakne iz ognja (visoka temperatura) v posodo (nizka temperatura). Nato se toplota s prevodnostjo premakne iz posode (višja temperatura) v vodo v bližini posode (nižja temperatura). Dodatna toplota povzroči zvišanje temperature vode v bližini posode.
Naraščanje temperature vode povzroči njeno širjenje oziroma povečanje volumna vode. Ker se z naraščanjem volumna vode gostota vode zmanjšuje. Voda blizu dna posode ima višjo temperaturo kot voda ob njej. Z drugimi besedami, voda blizu dna posode ima večji volumen in manjšo gostoto, medtem ko ima voda nad njo manjši volumen in višjo gostoto. Razlika v gostoti povzroči, da se voda na površini posode, ki ima večjo gostoto, premika navzdol, voda blizu dna posode, ki ima manjšo gostoto, pa se premika navzgor. Ta proces se dogaja neprekinjeno, dokler vsa voda v notranjosti nima enake temperature (če je zračni tlak 1 atmosfera, potem voda v posodi izhlapeva oziroma vre pri 100 °C). oC).
Pojav kopenskih vetrov in morskih sapic vključuje tudi prenos toplote s prevajanjem in konvekcijo. Specifična toplota kopnega je manjša od specifične toplote morske vode. Zato se tla hitreje segrejejo, ko so izpostavljena soncu, in tudi hladijo, ko pride noč. Toplota kopnega hitreje segreje zrak nad njimi (toplota se s prevajanjem premika s kopnega na zrak). Temperatura zraka se zviša in zrak se razširi. Posledično se gostota zraka zmanjša. Nasprotno pa je temperatura morske vode hladnejša, tako da je tudi zrak nad morsko gladino hladnejši od zraka na kopnem.
Zrak na morski gladini je hladnejši, zato je gostota višja. Razlika v gostoti zraka povzroči, da se zrak na morski gladini premika proti kopnemu, medtem ko se zrak na tleh premika navzgor. Dlje od zemeljske površine se količina zraka zmanjšuje, ker se gravitacijska sila Zemlje zmanjšuje. Ker se količina zraka zmanjšuje, se zmanjšuje tudi zračni tlak.
Vroč zrak na kopnem, ki se premika navzgor, se ohladi, ker je dlje od zemeljske površine, zračni tlak se zmanjša. Hladen zrak se nato premika navzdol, ne proti površini kopnega, temveč proti površini oceana, kjer so temperature nižje od ledišča. Ta proces poteka neprekinjeno, tako da obstaja pretok zraka od morja proti kopnemu. Skratka, zrak blizu morske površine se premika proti tlom, zrak blizu zemeljske površine se premika navzgor, zrak nad tlemi pa proti morski površini.
Zakaj se dim vedno dviga? Dim se dviga, ker je temperatura višja od temperature okoliškega zraka. Ker je temperatura dima višja, se prostornina poveča in gostota zmanjša. Manjša masa dima povzroča manjši tlak v primerjavi s tlakom okoliškega zraka. Zrak okoli dima potiska dim navzgor.
Zakaj se v deževnem obdobju oblaki premikajo navzdol? V deževnem obdobju oblaki vsebujejo veliko vodne pare, zato se njihova gostota poveča. Oblaki, ki vsebujejo veliko vodne pare in imajo veliko gostoto, se premikajo navzdol proti mestu, kjer ima zrak okoli območja enako gostoto kot gostota oblakov. Če ste dobro in pravilno razumeli zgornjo razlago, lahko sprašujete in odgovarjate na številna vprašanja v zvezi s to temo.
