بالتأكيد سمعت عنه التيارات الحرارية عندما تحدثنا عن الاختلاف طبقات الأرض. عندما نتحدث عن التيارات الحرارية داخل الأرض ، فإننا نتحدث عن الاختلافات في كثافة المواد التي يتكون منها غطاء الأرض. هناك أيضًا تيارات حرارية كسوائل تتحرك بسبب وجود اختلافات في درجة الحرارة.
في هذه المقالة سوف نخبرك بكل شيء عنها.
ما هي التيارات الحرارية
عندما نجد سوائل تتحرك وتتحرك بسبب هناك اختلاف في درجة الحرارة أو الكثافة لدينا التيارات الحرارية. لكي يوجد هذا النوع من التيار ، يجب أن يكون هناك سائل ، سواء كان سائلًا أو غازيًا. هذا لأن الجسيمات الموجودة داخل المادة الصلبة ثابتة ولا تتحرك ، وبالتالي لا يمكنك رؤية التدفق بسبب الاختلافات في درجة الحرارة والكثافة.
الفرق بين درجات حرارة منطقة أو أخرى داخل نفس المادة هو ما يتسبب في انتقال الطاقة من منطقة أكبر إلى منطقة أصغر. يحدث الحمل حتى يكون هناك توازن كامل. عندما تحدث هذه العملية بسبب انتقال الحرارة ، تتشكل تيارات من المادة تنتقل من مكان إلى آخر. لذلك ، تعتبر أيضًا عملية نقل جماعي.
تيارات الحمل التي تحدث من بطبيعة الحال يطلق عليهم أيضًا الحمل الحراري. إذا حدث هذا الحمل الحراري ، على سبيل المثال ، داخل جهاز مثل مروحة أو مضخة ، فيطلق عليه الحمل القسري.
لماذا تتشكل التيارات الحرارية؟
يحدث هذا النوع من الظاهرة بسبب اختلاف درجة الحرارة الذي يتسبب في تحرك الجسيمات لتكوين تيار. يمكن أن يحدث هذا التيار أيضًا عندما يكون هناك اختلاف في الكثافة. عادة ما يذهب التدفق في الاتجاه من حيث توجد درجة حرارة أو كثافة أعلى إلى حيث توجد درجة حرارة وكثافة أقل. تحدث تيارات الحمل هذه أيضًا في الهواء. تتدفق تدفقات الضغط الجوي في الاتجاه من حيث توجد كثافة أكبر إلى حيث توجد أقل. في حالة العواصف ، ستكون منطقة الضغط المنخفض هي الهدف لاتجاه الرياح.
هذا ما يجعل منطقة الضغط المنخفض مكانًا تهطل فيه الأمطار وحتى العواصف. عندما ينقل التيار الحرارة من منطقة الطاقة العالية إلى منطقة الطاقة المنخفضة ، يحدث هذا الحمل الحراري. في الغازات وفي رمل البلازما ودرجة الحرارة المركزية ، يؤدي ذلك أيضًا إلى مناطق ذات كثافة أعلى وأقل ، حيث تتحرك الذرات والجزيئات لملء المناطق الفارغة. يمكن القول بإيجاز أن السوائل الساخنة ترتفع بينما السوائل الباردة تغرق باستمرار.
سيحدث هذا بشكل طبيعي ما لم يكن هناك مصدر للطاقة ، مثل ضوء الشمس أو مصدر حرارة ، يغير اتجاه هذه التيارات. تحدث تيارات الحمل حتى تصبح درجات الحرارة والكثافة موحدة. إن كون درجات الحرارة والكثافة كانت موحدة تمامًا في طبقات الأرض أمر أكثر تعقيدًا. هذا يرجع إلى حقيقة أن القشرة القارية في حالة تخليق وتدمير مستمرين ، وبالتالي ، فإن القشرة السادسة تدمج باستمرار مواد ذات درجات حرارة وكثافة مختلفة في وشاح الأرض. ناهيك عن درجات الحرارة داخل القلب الداخلي.
المواد الموجودة في اللب الداخلي لكوكبنا صلبة بسبب الضغط القوي الموجود في المركز. من ناحية أخرى ، يحتوي اللب الخارجي على مواد سائلة لأنه على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة ، إلا أنه لا يوجد مثل هذا الضغط القوي.
بسبب هذا الإدخال المستمر للمواد والاختلاف في درجة الحرارة والكثافة مرتفع جدًا ، هناك ما يسمى بتيارات الحمل في الوشاح وهي سبب حركة الصفائح التكتونية.
بعض الأمثلة
من أجل إعطاء بعض الأمثلة التي تجعل كل هذا أكثر وضوحًا ، سنقوم بشرح ما يلي: يقوم العديد من العلماء بتحليل القوى المؤثرة على المائع حتى يتمكنوا من تصنيفها وفهم الحمل الحراري. يمكن أن تشمل هذه القوى الجاذبية والتوتر السطحي والمجالات الكهرومغناطيسية والاهتزازات واختلافات التركيز وتكوين الروابط بين الجزيئات. يمكن نمذجة تيارات الحمل هذه ووصفها باستخدام معادلات نقل عددي مختلفة.
مثال على تيار الحمل يمكن أن يكون ذلك الناتج عن غليان الماء في وعاء. بمجرد إضافة عدد قليل من البازلاء أو قطعة من الورق لتتبع التدفق الحالي ، يمكنك أن ترى كيف يسخن مصدر الحرارة في الجزء الداخلي من الحفرة الماء ويمنحه الطاقة ، مما يجعل الجزيئات تتحرك بشكل أسرع. . عندما يتم إدخال المادة في درجة حرارة منخفضة فإنها تؤثر أيضًا على كثافة الماء. عندما يتحرك الماء نحو السطح فإنه يترك بعض الطاقة التي تتسرب في شكل بخار. يعمل التبخر على تبريد السطح بدرجة كافية حتى تغرق بعض الجزيئات في قاع الإناء.
مثال آخر على تيار الهواء الساخن الحراري هو الذي يحدث في المنزل عندما يرتفع الهواء عبر سقف أو علية منزل. وذلك لأن الهواء الساخن أقل كثافة من الهواء البارد لذا فهو يميل إلى الارتفاع. كما ذكرنا من قبل ، يمكننا أيضًا رؤيته مع الريح. تعمل أشعة الشمس والإشعاع على تسخين الهواء في الغلاف الجوي إنشاء فرق في درجة الحرارة يتسبب في تحرك الهواء. كلما زاد اختلاف درجة الحرارة بين منطقة وأخرى ، زاد نظام الرياح. وذلك لأن المزيد من الهواء سينتقل من منطقة الضغط الأعلى إلى منطقة الضغط المنخفض.
آمل أن يكون من خلال هذه الأمثلة قد أصبح أكثر وضوحًا ماهية التيارات الحرارية.