בוודאי שמעתם על זה זרמי הסעה כשדיברנו על השונה שכבות כדור הארץ. כאשר אנו מדברים על זרמי הסעה בתוך כדור הארץ אנו מדברים על הבדלי צפיפות של החומרים המרכיבים את מעטפת האדמה. ישנם גם זרמי הסעה כנוזלים הנעים מכיוון שיש הבדלים בטמפרטורה.
במאמר זה אנו הולכים לספר לכם הכל על כך.
מהם זרמי הסעה
כאשר אנו נתקלים בנוזלים הנעים וזזים בגלל יש הבדל בטמפרטורה או בצפיפות שיש לנו זרמי הסעה. כדי שקיים סוג זרם זה, חייב להיות נוזל, או נוזל או גז. הסיבה לכך היא שהחלקיקים בתוך מוצק קבועים ואינם זזים ולכן אינך יכול לראות זרימה בגלל הבדלים בטמפרטורה ובצפיפות.
ההבדל בין הטמפרטורות של אזור כזה או אחר בתוך אותו חומר הוא הגורם להעברת אנרגיה מאזור גדול יותר לאזור קטן יותר. הסעה מתקיימת עד שיש איזון מוחלט. כאשר תהליך זה מתרחש עקב העברת חום, נוצרים זרמי חומר הנעים ממקום אחד למשנהו. לכן, זה נחשב גם לתהליך העברת המונים.
זרמי הסעה המתרחשים מ מטבע הדברים הם נקראים גם הסעה חופשית. אם, למשל, הסעה זו מתרחשת בתוך מכשיר כמו מאוורר או משאבה, זה נקרא הסעה מאולצת.
מדוע נוצרים זרמי הסעה
תופעה מסוג זה מתרחשת עקב הפרש טמפרטורה שגורם לחלקיקים לנוע ויוצרים זרם. זרם זה יכול להתרחש גם כאשר יש הבדל בצפיפות. בדרך כלל הזרימה עוברת לכיוון ממנו יש טמפרטורה או צפיפות גבוהים יותר למקום שיש פחות טמפרטורה וצפיפות. זרמי הסעה אלה מתרחשים גם באוויר. לחץ האטמוספירה זורם נושף לכיוון ממנו יש יותר צפיפות למקום שיש פחות. במקרה של סופות, אזור לחץ נמוך יהיה היעד לכיוון הרוח.
זה מה שהופך אזור לחץ נמוך למקום שיש בו גשמים ואפילו סופות. כאשר זרם מעביר חום מאזור האנרגיה הגבוהה לאזור האנרגיה הנמוכה, הסעה זו מתרחשת. בגזים ובחול פלזמה וטמפרטורה מרכזית המובילה גם לאזורים בעלי צפיפות גבוהה ונמוכה יותר, בהם האטומים והמולקולות נעים למלא את האזורים הריקים יותר. ניתן לומר בצורה מסוכמת כי נוזלים חמים עולים בזמן שנוזלים קרים שוקעים ברציפות.
זה יקרה באופן טבעי אלא אם כן יש מקור אנרגיה, כמו אור שמש או מקור חום, שמשנה את כיוון הזרמים הללו. זרמי הסעה מתקיימים עד שהטמפרטורות והצפיפות אחידים. שהטמפרטורות והצפיפות היו אחידות לחלוטין על פני שכבות כדור הארץ מסובך יותר. זאת בשל העובדה שהקרום היבשתי נמצא ביצירה והרס מתמשכים, ולכן זהו השישי המשלב ברציפות חומרים בעלי טמפרטורה וצפיפות שונים למעטה האדמה. שלא לדבר על הטמפרטורות בתוך הליבה הפנימית.
החומרים בליבה הפנימית של הפלנטה שלנו הם מוצקים בגלל הלחץ החזק שקיים במרכז. לעומת זאת בגרעין החיצוני יש חומרים נוזליים מכיוון שלמרות שהטמפרטורות גבוהות מאוד, אין לחץ כה חזק.
עקב החדרת חומרים רציפה זו וההבדל בין הטמפרטורה והצפיפות כה גבוה, ישנם כביכול זרמי הסעה של המעטפת והם הגורם לתנועה של לוחות טקטוניים.
כמה דוגמאות
כדי להיות מסוגלים לשים כמה דוגמאות שמבהירות את כל זה, אנו מתארים את הדברים הבאים: מדענים רבים מנתחים את הכוחות הפועלים על נוזל על מנת להצליח לסווג אותם ולהבין הסעה. כוחות אלה יכולים לכלול כוח משיכה, מתח פנים, שדות אלקטרומגנטיים, רעידות, הפרשי ריכוז והיווצרות קשרים בין מולקולות. ניתן לדגם את זרמי ההסעה הללו ולתארם באמצעות משוואות תחבורה סקלריות שונות.
דוגמה לזרם הסעה יכולה להיות זו המופקת על ידי הרתחת מים בסיר. ברגע שמתווספים כמה אפונים או פיסת נייר כדי לעקוב אחר הזרימה הנוכחית, תוכלו לראות כיצד מקור החום בחלק הפנימי של החור מחמם את המים ונותן להם אנרגיה, מה שגורם למולקולות לנוע מהר יותר. כאשר החומר מוחדר בטמפרטורה נמוכה הוא משפיע גם על צפיפות המים. כאשר המים נעים לכיוון פני השטח הם משאירים אנרגיה שנמלטת בצורה של אדים. אידוי מקרר את השטח מספיק בכדי שמולקולות מסוימות ישקעו בתחתית הסיר.
דוגמה נוספת לזרם הסעת אוויר חם היא זו המתרחשת בבית כאשר האוויר עולה דרך גג הבית או עליית הגג. הסיבה לכך היא שאוויר חם פחות צפוף מאוויר קר ולכן הוא נוטה לעלות. כפי שהזכרנו בעבר, אנו יכולים לראות זאת גם עם הרוח. אור השמש והקרינה מחממים את האוויר באטמוספרה קביעת הפרש טמפרטורה שגורם לאוויר לנוע. ככל שהפרש הטמפרטורות תלול יותר בין אזור לאזור אחר, כך משטר הרוחות גדול יותר. הסיבה לכך היא שיותר אוויר יעבור מאזור הלחץ הגבוה יותר לאזור הלחץ התחתון.
אני מקווה שעם הדוגמאות הללו התברר הרבה יותר מה הם זרמי הסעה.