Artikel om värmeöverföring genom konvektion
Har du någonsin varit vid stranden när det varit soligt? En klar dag blåser det alltid vind från havet på stranden. Varför blåser det alltid på stranden, och varför förekommer havsbrisen (vindar som blåser från havet till land) under dagen och landbrisen (vindar som blåser från land till hav) på natten? Varför kan moln komma ner på sluttningarna under regnperioden? Varför känns vinden sval? Svaren på dessa frågor relaterar till land och havs specifika värme, expansion, densitet och värmeöverföring genom konvektion!
Genom att förstå ämnet väl och korrekt kan du besvara frågorna ovan och andra frågor som du kan tänkas ställa senare.
Värmeöverföring genom ledning sker vanligtvis i fasta föremål eller från fasta föremål till flytande föremål (och från flytande föremål till fasta föremål) eller från fasta föremål till gasformiga föremål (och från gasformiga föremål till fasta föremål). Medan värmeöverföring genom konvektion vanligtvis sker i flytande föremål (t.ex. vatten) och gasformiga föremål (t.ex. luft). Värmeöverföring genom konvektion är värmeöverföring åtföljd av överföring av föremål. För att du bättre förstår värmeöverföring genom konvektion, granska ett fall, till exempel uppvärmt vatten med hjälp av eld. När vatten i en behållare värms upp med eld, rör sig värme från eld (hög temperatur) till en behållare (låg temperatur) genom ledning och strålning. Sedan rör sig värme från behållaren (högre temperatur) till vattnet nära behållaren (lägre temperatur) genom ledning. Den ytterligare värmen gör att vattentemperaturen nära behållaren ökar.
Ökande vattentemperatur gör att vattnet expanderar eller att vattenvolymen ökar. För när vattenvolymen ökar minskar vattnets densitet. Vattnet nära behållarens botten har en högre temperatur än vattnet bredvid. Med andra ord har vattnet nära behållarens botten en större volym och en mindre densitet, medan vattnet ovanför har en lägre 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 behållarens botten, som har en mindre densitet, rör sig uppåt. Denna process sker kontinuerligt tills allt vatten inuti har samma temperatur (om lufttrycket är 1 atmosfär, avdunstar eller kokar vattnet i behållaren vid 100 ° C).
Förekomsten av landvindar och sjöbris involverar också värmeöverföring genom ledning och konvektion. Landets specifika värme är mindre än havsvattnets specifika värme. Därför blir marken varmare snabbare när den exponeras för solen och även kallare när natten kommer. Landvärme värmer upp luften ovanför snabbare (värme flyttas från land till luft genom ledning). Lufttemperaturen ökar och luften expanderar. Som ett resultat minskar luftdensiteten. Tvärtom är havsvattnets temperatur kallare, så luften ovanför havsnivån är också kallare än luften på landytan.
Luften på havsytan är kallare vilket gör att densiteten är högre. Skillnaden i luftdensitet gör att luften på havsytan rör sig mot land, medan luften på marken rör sig uppåt. Ju längre bort från jordytan man kommer, desto mindre mängd luft eftersom jordens gravitationskraft blir mindre. Eftersom mängden luft minskar blir också lufttrycket mindre.
Varm luft på land som rör sig uppåt har svalnat eftersom den är längre bort från jordytan, lufttrycket minskar. Den kalla luften rör sig sedan ner, inte mot landytan utan mot havets yta, som har högre temperaturer vid minusgrader. Denna process sker kontinuerligt så att det sker ett luftflöde från havet till land. Kort sagt, luften nära havsytan rör sig mot marken, luften nära jordytan rör sig uppåt, luften ovanför rör sig mot havsytan.
Varför rör sig rök alltid uppåt? Röken rör sig uppåt eftersom temperaturen är högre än temperaturen i den omgivande luften. Eftersom röktemperaturen är högre ökar volymen och densiteten minskar. Den mindre massan av rök orsakar mindre tryck jämfört med det omgivande lufttrycket. Luften runt röken pressar röken uppåt.
Varför rör sig molnen ner under regnperioden? Under regnperioden innehåller moln mycket vattenånga så att molnens täthet ökar. Moln som innehåller mycket vattenånga och har en hög densitet rör sig ner mot den plats där luften runt området har samma densitet som molnens täthet. Du kan ifrågasätta och besvara många saker relaterade till detta ämne om du har förstått förklaringen ovan väl och korrekt.
