Har du någonsin varit på en strand en solig dag? På en solig dag blåser det alltid en vind från havet till land på stranden. Varför är det alltid vind på stranden och varför förekommer en sjöbris (vind som blåser från havet till land) under dagen, och en landbris (vind som blåser från land till havet) på natten? Varför sjunker moln ner på bergssluttningar under regnperioden? Varför känns vinden sval? Svaren på dessa frågor relaterar till land och havs specifika värme, expansion, densitet och värmeöverföring genom konvektion ( värmeöverföring ). Genom att förstå detta ämne väl och korrekt kan du svara på frågorna ovan och andra frågor du kan ställa senare.
Värmeöverföring genom ledning sker vanligtvis i fasta ämnen eller från fasta ämnen till vätskor (vätskor till fasta ämnen) eller från fasta ämnen till gaser (gaser till fasta ämnen). Värmeöverföring genom konvektion sker däremot vanligtvis i vätskor (t.ex. vatten) och gaser (t.ex. luft).
Konvektionsvärmeöverföring är överföring av värme åtföljd av materia som rör sig. För att bättre förstå konvektionsvärmeöverföring kan vi betrakta ett fall, till exempel vatten som värms upp med hjälp av eld. När vatten i en behållare värms upp med eld, rör sig värme från elden (hög temperatur) till behållaren (låg temperatur) genom ledning och strålning. Värme rör sig sedan från behållaren (högre temperatur) till vattnet nära behållaren (lägre temperatur) genom ledning. Den extra värmen gör att temperaturen på vattnet nära behållaren ökar. Temperaturökningen gör att vattnet expanderar, vilket ökar dess volym. När volymen ökar minskar dess densitet . Vattnet nära botten av behållaren har en högre temperatur än vattnet ovanför. Med andra ord har vattnet nära botten av behållaren en större volym och en lägre densitet, medan vattnet ovanför har en mindre volym och en högre densitet. Skillnaden i densitet gör att vattnet på behållarens yta, som har en högre densitet, rör sig nedåt och vattnet nära botten av behållaren, som har en lägre densitet, rör sig uppåt. Denna process sker kontinuerligt tills allt vatten inuti har samma temperatur (om lufttrycket är 1 atmosfär kommer vattnet i behållaren att avdunsta, dvs. koka vid en temperatur av 100 ° C).
Förekomsten av landbris och sjöbris involverar också värmeöverföring genom ledning och konvektion. Landets specifika värme (ett fast ämnes specifika värme) är lägre än havsvattnets, därför värms land upp snabbare när det utsätts för solljus och kyls även ner snabbare på natten. Landet värms upp snabbare, vilket värmer upp luften ovanför (värmeöverföring från land till luft genom ledning). Temperaturen på luften som tar emot den extra värmen ökar och luften expanderar. Som ett resultat minskar luftens densitet. Omvänt är havsvattnets temperatur svalare, så luften ovanför havsytan är också svalare jämfört med luften ovanför landytan. Luften vid havsnivån är kallare, så dess densitet är större. Denna skillnad i luftdensitet gör att luften vid havsnivån rör sig mot land och trycker luften ovanför uppåt. Ju längre bort från jordytan, desto mindre luft produceras på grund av jordens minskande gravitationskraft. Eftersom mängden luft minskar minskar också lufttrycket. Den varma luften ovanför land som rör sig uppåt kyls ner eftersom ju längre bort från jordytan man är, desto lägre lufttryck blir det. Den kalla luften rör sig sedan nedåt igen, inte mot landytan utan mot havsytan, som har en kallare temperatur. Denna process sker kontinuerligt och skapar ett luftflöde från havet till land. Kort sagt, luft nära havsytan rör sig mot land, luft nära landytan rör sig uppåt och luft ovanför rör sig mot havsytan.
Varför rör sig rök alltid uppåt?
Rök stiger uppåt eftersom dess temperatur är högre än den omgivande luften. Eftersom rökens temperatur är högre ökar dess volym och dess densitet minskar. Rökdens lägre densitet resulterar i ett lägre röktryck jämfört med det omgivande lufttrycket. Den omgivande luften trycker röken uppåt.
Varför rör sig moln nedåt under regnperioden? Under regnperioden innehåller moln mycket vattenånga, vilket ökar deras densitet. Moln som innehåller mycket vattenånga och har hög densitet rör sig nedåt mot en plats där den omgivande luften har samma densitet som molnet.
