Na pewno słyszałeś o prądy konwekcyjne kiedy rozmawialiśmy o różnych warstwy Ziemi. Kiedy mówimy o prądach konwekcyjnych wewnątrz ziemi, mówimy o różnicach gęstości materiałów, z których składa się płaszcz Ziemi. Istnieją również prądy konwekcyjne jako płyny, które poruszają się z powodu różnic temperatur.
W tym artykule opowiem Ci wszystko o tym.
Co to są prądy konwekcyjne
Kiedy napotykamy płyny, które poruszają się i poruszają, ponieważ istnieje różnica w temperaturze lub gęstości, mamy prądy konwekcyjne. Aby ten rodzaj prądu istniał, musi istnieć płyn, ciecz lub gaz. Dzieje się tak, ponieważ cząstki w ciele stałym są nieruchome i nie poruszają się, dlatego nie można zobaczyć przepływu z powodu różnic zarówno temperatury, jak i gęstości.
Różnica między temperaturami jednego lub drugiego obszaru w tym samym materiale powoduje transfer energii z większego obszaru na mniejszy. Konwekcja zachodzi, aż do osiągnięcia pełnej równowagi. Kiedy ten proces zachodzi z powodu wymiany ciepła, powstają prądy materii, które przemieszczają się z jednego miejsca do drugiego. Dlatego jest również uważany za proces przenoszenia masy.
Prądy konwekcyjne występujące z naturalnie nazywane są również konwekcją swobodną. Jeśli na przykład konwekcja ta zachodzi wewnątrz urządzenia takiego jak wentylator lub pompa, nazywa się to konwekcją wymuszoną.
Dlaczego powstają prądy konwekcyjne
Ten rodzaj zjawiska zachodzi z powodu różnicy temperatur, która powoduje, że cząsteczki poruszają się tworząc prąd. Ten prąd może również wystąpić, gdy występuje różnica w gęstości. Zwykle przepływ płynie w kierunku od miejsca, w którym występuje wyższa temperatura lub gęstość, do miejsca, w którym temperatura i gęstość są niższe. Te prądy konwekcyjne zachodzą również w powietrzu. Przepływy ciśnienia atmosferycznego wieją w kierunku od miejsca, w którym występuje większa gęstość, do miejsca, gdzie jest mniej. W przypadku burz celem kierunku wiatru będzie strefa niskiego ciśnienia.
To sprawia, że strefa niskiego ciśnienia jest miejscem, w którym występują opady, a nawet burze. Gdy prąd przenosi ciepło ze strefy wysokiej energii do strefy niskoenergetycznej, dochodzi do tej konwekcji. W gazach i plazmie piasek i temperatura centralna, która również prowadzi do obszarów o większej i mniejszej gęstości, w których atomy i cząsteczki poruszają się, wypełniając obszary, które są bardziej puste. Podsumowując można powiedzieć, że płyny gorące unoszą się, a zimne opadają w sposób ciągły.
Stanie się to w sposób naturalny, chyba że istnieje źródło energii, takie jak światło słoneczne lub źródło ciepła, które zmienia kierunek tych prądów. Prądy konwekcyjne zachodzą, dopóki temperatury i gęstości nie będą jednolite. To, że temperatury i gęstości były całkowicie jednolite w warstwach Ziemi, jest bardziej skomplikowane. Wynika to z faktu, że skorupa kontynentalna jest w ciągłym tworzeniu i niszczeniu, dlatego szósta nieustannie włącza materiały o różnej temperaturze i gęstości do płaszcza ziemskiego. Nie wspominając o temperaturach wewnątrz wewnętrznego rdzenia.
Materiały w wewnętrznym jądrze naszej planety są stałe z powodu silnego ciśnienia panującego w środku. Z drugiej strony rdzeń zewnętrzny ma płynne materiały, ponieważ chociaż temperatury są bardzo wysokie, nie ma tak silnego ciśnienia.
W związku z tym ciągłym wprowadzaniem materiałów i różnicą temperatur i gęstości są tak duże, że w płaszczu występują tak zwane prądy konwekcyjne, które są przyczyną ruchu Płyty tektoniczne.
Kilka przykładów
Aby móc podać kilka przykładów, które to wszystko znacznie wyjaśniają, opiszemy, co następuje: wielu naukowców analizuje siły działające na płyn, aby móc je sklasyfikować i zrozumieć konwekcję. Siły te mogą obejmować grawitację, napięcie powierzchniowe, pola elektromagnetyczne, wibracje, różnice stężeń i tworzenie wiązań między cząsteczkami. Te prądy konwekcyjne można modelować i opisywać za pomocą różnych równań transportu skalarnego.
Przykładem prądu konwekcyjnego może być ten wytwarzany przez gotowanie wody w garnku. Po dodaniu kilku groszków lub kawałka papieru, aby śledzić przepływ prądu, można zobaczyć, jak źródło ciepła w wewnętrznej części otworu podgrzewa wodę i dodaje jej energii, dzięki czemu cząsteczki poruszają się szybciej. . Gdy materiał jest wprowadzany w niskiej temperaturze, wpływa to również na gęstość wody. Gdy woda przemieszcza się w kierunku powierzchni, pozostawia pewną energię, która ucieka w postaci pary. Parowanie wystarczająco chłodzi powierzchnię, aby niektóre cząsteczki opadły z powrotem na dno naczynia.
Innym przykładem prądu konwekcyjnego gorącego powietrza jest ten, który występuje w domu gdy powietrze unosi się przez dach lub strych domu. Dzieje się tak, ponieważ gorące powietrze jest mniej gęste niż zimne, więc ma tendencję do unoszenia się. Jak wspomnieliśmy wcześniej, możemy to zobaczyć również z wiatrem. Światło słoneczne i promieniowanie ogrzewają powietrze w atmosferze ustalenie różnicy temperatur powodującej ruch powietrza. Im bardziej stroma różnica temperatur między jednym a drugim obszarem, tym większy reżim wiatrowy. Dzieje się tak, ponieważ więcej powietrza przepłynie ze strefy wyższego ciśnienia do strefy niższego ciśnienia.
Mam nadzieję, że dzięki tym przykładom stało się znacznie jaśniejsze, czym są prądy konwekcyjne.