Bài viết về sự truyền nhiệt bằng đối lưu
Bạn đã bao giờ ra bãi biển vào một ngày nắng đẹp chưa? Vào những ngày trời trong, trên bãi biển luôn có gió thổi từ biển vào. Tại sao trên bãi biển luôn có gió, và tại sao gió biển (gió thổi từ biển vào đất liền) lại xảy ra vào ban ngày, còn gió đất liền (gió thổi từ đất liền ra biển) lại xảy ra vào ban đêm? Tại sao vào mùa mưa, mây có thể kéo xuống các sườn núi? Tại sao gió lại có cảm giác mát lạnh? Câu trả lời cho những câu hỏi này liên quan đến nhiệt dung riêng của đất và biển, sự giãn nở, mật độ và sự truyền nhiệt bằng đối lưu!
Bằng cách hiểu rõ và chính xác chủ đề, bạn có thể trả lời các câu hỏi trên và cả những câu hỏi khác mà bạn có thể đặt ra sau này.
Truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt thường xảy ra trong các vật rắn hoặc từ vật rắn sang vật lỏng (và từ vật lỏng sang vật rắn) hoặc từ vật rắn sang vật khí (và từ vật khí sang vật rắn). Trong khi đó, truyền nhiệt bằng đối lưu thường xảy ra trong vật lỏng (ví dụ: nước) và vật khí (ví dụ: nước). Truyền nhiệt bằng đối lưu là sự truyền nhiệt kèm theo sự chuyển động của các vật thể. Để hiểu rõ hơn về truyền nhiệt bằng đối lưu, hãy xem xét một trường hợp, ví dụ, nước được đun nóng bằng lửa. Khi nước trong một vật chứa được đun nóng bằng lửa, nhiệt truyền từ lửa (nhiệt độ cao) đến vật chứa (nhiệt độ thấp) bằng dẫn nhiệt và bức xạ. Sau đó, nhiệt truyền từ vật chứa (nhiệt độ cao hơn) đến nước gần vật chứa (nhiệt độ thấp hơn) bằng dẫn nhiệt. Lượng nhiệt bổ sung này làm cho nhiệt độ nước gần vật chứa tăng lên.
Việc tăng nhiệt độ nước khiến nước giãn nở hoặc thể tích nước tăng lên. Bởi vì khi thể tích nước tăng, mật độ của nước giảm. Nước gần đáy bình có nhiệt độ cao hơn nước ở phía trên. Nói cách khác, nước gần đáy bình có thể tích lớn hơn và mật độ nhỏ hơn, trong khi nước phía trên có thể tích nhỏ hơn và mật độ cao hơn. Sự khác biệt về mật độ khiến nước ở bề mặt bình, có mật độ cao hơn, di chuyển xuống và nước gần đáy bình, có mật độ nhỏ hơn, di chuyển lên trên. Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi toàn bộ nước bên trong có cùng nhiệt độ (Nếu áp suất không khí là 1 atm, thì nước trong bình đang bay hơi hoặc sôi ở 100 ° C).
Sự xuất hiện của gió đất liền và gió biển cũng liên quan đến sự truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt và đối lưu. Nhiệt dung riêng của đất nhỏ hơn nhiệt dung riêng của nước biển. Do đó, mặt đất nóng lên nhanh hơn khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và cũng lạnh đi khi đêm xuống. Nhiệt lượng từ đất làm nóng không khí phía trên nhanh hơn (nhiệt truyền từ đất lên không khí bằng dẫn nhiệt). Nhiệt độ không khí tăng lên và không khí giãn nở. Kết quả là, mật độ không khí giảm xuống. Ngược lại, nhiệt độ của nước biển lạnh hơn nên không khí phía trên mực nước biển cũng lạnh hơn không khí trên bề mặt đất liền.
Không khí trên mặt biển lạnh hơn nên mật độ cao hơn. Sự chênh lệch mật độ không khí khiến không khí trên mặt biển chuyển động về phía đất liền, trong khi không khí trên mặt đất chuyển động lên trên. Càng xa bề mặt trái đất, lượng không khí càng giảm vì lực hấp dẫn của trái đất càng nhỏ. Do lượng không khí giảm, áp suất không khí cũng giảm theo.
Không khí nóng trên đất liền khi di chuyển lên trên đã nguội đi vì nó ở xa bề mặt trái đất hơn, áp suất không khí giảm xuống. Không khí lạnh sau đó di chuyển xuống, không phải hướng về bề mặt đất liền mà hướng về bề mặt đại dương, nơi có nhiệt độ đóng băng cao hơn. Quá trình này diễn ra liên tục tạo nên dòng chảy không khí từ biển vào đất liền. Tóm lại, không khí gần bề mặt biển di chuyển xuống đất liền, không khí gần bề mặt trái đất di chuyển lên trên, và không khí ở trên di chuyển xuống bề mặt biển.
Tại sao khói luôn bốc lên? Khói bốc lên vì nhiệt độ của nó cao hơn nhiệt độ của không khí xung quanh. Vì nhiệt độ của khói cao hơn, thể tích của nó tăng lên và mật độ giảm xuống. Khối lượng nhỏ hơn của khói tạo ra áp suất thấp hơn so với áp suất không khí xung quanh. Không khí xung quanh đẩy khói lên trên.
Tại sao mây lại di chuyển xuống thấp vào mùa mưa? Vào mùa mưa, mây chứa nhiều hơi nước nên mật độ của mây tăng lên. Những đám mây chứa nhiều hơi nước và có mật độ lớn sẽ di chuyển xuống những nơi có không khí xung quanh có mật độ tương đương với mật độ của mây. Bạn có thể đặt câu hỏi và trả lời nhiều điều liên quan đến chủ đề này nếu bạn đã hiểu rõ và chính xác lời giải thích ở trên.
