Makala kuhusu Uhamisho wa joto kwa kutumia msongamano
Umewahi kufika ufukweni wakati jua lilikuwa limechomoza? Siku yenye jua, ufukweni, upepo huvuma kila wakati kutoka baharini. Kwa nini upepo huwa unaendelea ufukweni, na kwa nini upepo wa baharini (upepo unaovuma kutoka baharini hadi nchi kavu) hutokea wakati wa mchana, upepo wa nchi kavu (upepo unaovuma kutoka nchi kavu hadi baharini) hutokea usiku? Kwa nini katika msimu wa mvua mawingu yanaweza kushuka hadi kwenye mteremko? Kwa nini upepo huhisi baridi? Majibu ya maswali haya yanahusiana na joto maalum la ardhi na bahari, upanuzi, msongamano, na uhamishaji wa joto kwa kutumia msongamano!
Kwa kuelewa vizuri na kwa usahihi mada husika, unaweza kujibu maswali yaliyo hapo juu na maswali mengine ambayo unaweza kuuliza baadaye.
Uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji kwa kawaida hutokea katika vitu vigumu au kutoka kwa vitu vigumu hadi vitu vya kimiminika (na kutoka kwa vitu vya kimiminika hadi vitu vigumu) au kutoka kwa vitu vigumu hadi vitu vya gesi (na kutoka kwa vitu vya gesi hadi vitu vigumu). Ingawa uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji kwa kawaida hutokea katika vitu vya kimiminika (k.m. maji) na vitu vya gesi (k.m. maji). Uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji ni uhamisho wa joto unaoambatana na uhamisho wa vitu. Ili uelewe vyema uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji, pitia kesi, kwa mfano, maji ya moto kwa kutumia moto. Wakati maji kwenye chombo yanapopashwa moto kwa moto, joto huhama kutoka moto (joto la juu) hadi kwenye chombo (joto la chini) kwa upitishaji na mionzi. Kisha, joto huhama kutoka kwenye chombo (joto la juu) hadi kwenye maji karibu na chombo (joto la chini) kwa upitishaji. Joto la ziada husababisha joto la maji karibu na chombo kuongezeka.
Kuongezeka kwa joto la maji husababisha maji kupanuka au ujazo wa maji kuongezeka. Kwa sababu kadri ujazo wa maji unavyoongezeka, msongamano wa maji hupungua. Maji karibu na msingi wa chombo yana halijoto ya juu kuliko maji yaliyo karibu nacho. Kwa maneno mengine, maji karibu na chini ya chombo yana ujazo mkubwa na msongamano mdogo, huku maji yaliyo juu yake yana ujazo mdogo na msongamano mkubwa. Tofauti ya msongamano husababisha maji juu ya uso wa chombo, ambacho kina msongamano mkubwa, kushuka chini na maji karibu na msingi wa chombo, ambacho kina msongamano mdogo, kusogea juu. Utaratibu huu hutokea mfululizo hadi maji yote ndani yawe na halijoto sawa (Ikiwa shinikizo la hewa ni angahewa 1, basi maji kwenye chombo yanavukiza au yanachemka kwa 100 o C).
Kutokea kwa upepo wa nchi kavu na upepo wa baharini pia kunahusisha uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji na msongamano. Joto maalum la nchi kavu ni dogo kuliko joto maalum la maji ya bahari. Kwa hivyo, ardhi huwa na joto zaidi inapowekwa wazi kwa jua na pia huwa baridi zaidi usiku unapoingia. Joto la nchi kavu hupasha hewa joto haraka zaidi juu (joto huhama kutoka nchi kavu hadi hewani kwa njia ya upitishaji). Joto la hewa huongezeka na hewa hupanuka. Matokeo yake, msongamano wa hewa hupungua. Kinyume chake, halijoto ya maji ya bahari ni baridi zaidi kiasi kwamba hewa iliyo juu ya usawa wa bahari pia ni baridi zaidi kuliko hewa iliyo juu ya ardhi.
Hewa juu ya uso wa bahari ni baridi zaidi ili msongamano uwe juu zaidi. Tofauti ya msongamano wa hewa husababisha hewa juu ya uso wa bahari kuelekea nchi kavu, huku hewa iliyo ardhini ikisogea juu. Kadiri inavyozidi kuwa mbali na uso wa dunia, kiasi cha hewa hupungua kwa sababu nguvu ya uvutano ya dunia inapungua. Kwa sababu kiasi cha hewa kinapungua, shinikizo la hewa pia linapungua.
Hewa ya moto juu ya nchi kavu inayopanda juu imepoa kwa sababu iko mbali zaidi na uso wa dunia, shinikizo la hewa hupungua. Hewa baridi kisha hushuka chini, si kuelekea uso wa nchi kavu bali kuelekea uso wa bahari, ambayo ina halijoto zaidi ya kuganda. Mchakato huu hutokea mfululizo ili kuwe na mtiririko wa hewa kutoka baharini hadi nchi kavu. Kwa kifupi, hewa karibu na uso wa bahari husogea ardhini, hewa karibu na uso wa dunia husogea juu, hewa iliyo juu husogea hadi uso wa bahari.
Kwa nini moshi hupanda juu kila wakati? Moshi hupanda juu kwa sababu halijoto ni kubwa kuliko halijoto ya hewa inayozunguka. Kwa sababu halijoto ya moshi ni kubwa zaidi, ujazo huongezeka na msongamano hupungua. Uzito mdogo wa moshi husababisha shinikizo kidogo, ikilinganishwa na shinikizo la hewa inayozunguka. Hewa inayozunguka moshi husukuma moshi juu.
Kwa nini katika msimu wa mvua wingu hushuka? Wakati wa mvua, mawingu huwa na mvuke mwingi wa maji ili msongamano wa mawingu uongezeke. Mawingu ambayo yana mvuke mwingi wa maji na yenye msongamano mkubwa, hushuka kuelekea mahali ambapo hewa inayozunguka eneo hilo ina msongamano sawa na msongamano wa mawingu. Unaweza kuuliza na kujibu mambo mengi yanayohusiana na mada hii ikiwa umeelewa vizuri na kwa usahihi maelezo hapo juu.
