Kindlasti olete kuulnud konvektsioonivoolud kui oleme rääkinud erinevatest Maa kihid. Kui me räägime konvektsioonivooludest maa sees, siis räägime Maa mantli moodustavate materjalide tiheduse erinevustest. Vedelikena on olemas ka konvektsioonivoolud, mis liiguvad, kuna temperatuurierinevused on erinevad.
Selles artiklis räägime teile sellest kõigest.
Mis on konvektsioonivoolud
Kui kohtame vedelikke, mis liiguvad ja liiguvad sellepärast on erinev temperatuur või tihedus, meil on konvektsioonivoolud. Seda tüüpi voolu olemasolu jaoks peab olema vedelik, kas vedelik või gaas. Selle põhjuseks on asjaolu, et tahkises olevad osakesed on fikseeritud ja ei liigu, seetõttu ei näe te voolu nii temperatuuri kui ka tiheduse erinevuste tõttu.
Ühe või teise sama materjali temperatuuri erinevus on see, mis põhjustab energia ülekande suuremalt alalt väiksemale. Konvektsioon toimub kuni täieliku tasakaalu saavutamiseni. Kui see protsess toimub soojusülekande tõttu, moodustuvad ainevoolud, mis liiguvad ühest kohast teise. Seetõttu peetakse seda ka massiülekande protsessiks.
Konvektsioonivoolud, mis tekivad alates loomulikult nimetatakse neid ka vabaks konvektsiooniks. Kui see konvektsioon toimub näiteks seadme, näiteks ventilaatori või pumba sees, nimetatakse seda sunnitud konvektsiooniks.
Miks tekivad konvektsioonivoolud
Seda tüüpi nähtus toimub temperatuuri erinevuse tõttu, mis põhjustab osakeste liikumist voolu tekitades. See vool võib tekkida ka tiheduse erinevuse korral. Tavaliselt kulgeb vool kõrgema temperatuuri või tiheduse suunas suunas, kus temperatuur ja tihedus on väiksemad. Need konvektsioonivoolud toimuvad ka õhus. Atmosfäärirõhuvoolud puhuvad suunas, kus tihedust on rohkem, sinna, kus on vähem. Tormide korral on tuule suuna sihtmärk madalrõhuvöönd.
See muudab madalrõhuvööndi kohaks, kus on vihmasadu ja isegi tormi. Kui vool suunab soojuse suure energia tsoonist madala energia tsooni, toimub see konvektsioon. Gaasides ja plasmaliivas ning kesktemperatuur viib ka suurema ja väiksema tihedusega piirkondadesse, kus aatomid ja molekulid liiguvad tühjemate alade täitmiseks. Kokkuvõtlikult võib öelda, et kuumad vedelikud tõusevad, samal ajal kui külmad vedelikud pidevalt vajuvad.
See juhtub loomulikult, kui pole energiaallikat, näiteks päikesevalgust või soojusallikat, mis muudab nende voolude suunda. Konvektsioonivoolud toimuvad seni, kuni temperatuurid ja tihedused on ühtlased. See, et temperatuurid ja tihedused olid kogu Maa kihtides täiesti ühtlased, on keerulisem. See on tingitud asjaolust, et mandriline maakoor on pidevas loomises ja hävitamises, seepärast lisab kuues pidevalt erineva temperatuuri ja tihedusega materjale maakattesse. Rääkimata temperatuuridest sisemise südamiku sees.
Meie planeedi sisemise südamiku materjalid on kesklinnas valitseva tugeva surve tõttu tahked. Välises südamikus on seevastu vedelad materjalid, sest kuigi temperatuurid on väga kõrged, pole nii võimsat rõhku.
Selle materjalide pideva sissetoomise tõttu ja temperatuuri ja tiheduse erinevus on nii suur, on mantli nn konvektsioonivoolud ja need on Tektoonilised plaadid.
Mõned näited
Selleks, et tuua mõned näited, mis kõike seda palju selgemaks muudavad, kirjeldame järgmist: paljud teadlased analüüsivad vedelikku mõjutavaid jõude nende kategoriseerimiseks ja konvektsiooni mõistmiseks. Need jõud võivad hõlmata gravitatsiooni, pindpinevust, elektromagnetvälju, vibratsioone, kontsentratsiooni erinevusi ja molekulide vaheliste sidemete moodustumist. Neid konvektsioonivooge saab modelleerida ja kirjeldada, kasutades erinevaid skalaarseid transpordivõrrandeid.
Konvektsioonivoolu näiteks võib olla see, mis on saadud potis vee keetmisel. Niipea kui vooluhulga jälgimiseks on lisatud paar hernest või paberitükk, näete, kuidas augu sisemine osa soojuse allikas soojendab vett ja annab sellele energiat, pannes molekulid kiiremini liikuma. . Materjali viimisel madalal temperatuuril mõjutab see ka vee tihedust. Kui vesi liigub pinna suunas, jätab see aurust väljavoolava energia. Aurustamine jahutab pinda piisavalt, et mõned molekulid vajuksid poti põhja tagasi.
Teine näide kuuma õhu konvektsioonivoolust on see, mis toimub majas kui õhk tõuseb läbi maja katuse või pööningu. Seda seetõttu, et kuum õhk on vähem tihe kui külm õhk, nii et see kipub tõusma. Nagu oleme varem maininud, näeme seda ka koos tuulega. Päikesevalgus ja kiirgus soojendavad atmosfääri õhku temperatuuri erinevuse tuvastamine, mis paneb õhu liikuma. Mida järsem on temperatuuri erinevus ühe piirkonna ja teise vahel, seda suurem on tuulerežiim. Seda seetõttu, et rohkem õhku liigub kõrgema rõhu tsoonist madalama rõhu tsooni.
Loodan, et nende näidete abil on saanud palju selgemaks, mis on konvektsioonivoolud.