Cu siguranță ați auzit despre curenții de convecție când am vorbit despre diferit straturi ale Pământului. Când vorbim despre curenții de convecție din interiorul pământului, vorbim despre diferențele de densitate ale materialelor care alcătuiesc mantaua pământului. Există, de asemenea, curenți de convecție ca fluide care se mișcă, deoarece există diferențe de temperatură.
În acest articol vă vom spune totul despre asta.
Ce sunt curenții de convecție
Când găsim fluide care se mișcă și se mișcă pentru că există o diferență de temperatură sau densitate, avem curenți de convecție. Pentru ca acest tip de curent să existe, trebuie să existe un fluid, fie lichid, fie gazos. Acest lucru se datorează faptului că particulele dintr-un solid sunt fixe și nu se mișcă, prin urmare, nu puteți vedea un flux datorită diferențelor atât de temperatură, cât și de densități.
Diferența dintre temperaturile unei zone sau ale alteia din același material este cea care determină un transfer de energie dintr-o zonă mai mare în una mai mică. Convecția are loc până când există un echilibru complet. Când acest proces are loc din cauza transferului de căldură, se formează curenți de materie care se deplasează dintr-un loc în altul. Prin urmare, este considerat și un proces de transfer în masă.
Curenții de convecție care apar din în mod natural, ele sunt numite și convecție liberă. Dacă, de exemplu, această convecție are loc în interiorul unui aparat, cum ar fi un ventilator sau o pompă, se numește convecție forțată.
De ce se formează curenții de convecție?
Acest tip de fenomen are loc datorită unei diferențe de temperatură care determină mișcarea particulelor creând un curent. Acest curent poate apărea și atunci când există o diferență de densitate. În mod normal, debitul merge în direcția de unde există o temperatură sau o densitate mai mare până la o temperatură și densitate mai mică. Acești curenți de convecție au loc și în aer. Fluxurile de presiune atmosferică suflă în direcția de unde există mai multă densitate până unde este mai mică. În cazul furtunilor, o zonă de presiune scăzută va fi ținta direcției vântului.
Acesta este ceea ce face ca o zonă de joasă presiune să fie un loc în care sunt precipitații și chiar furtuni. Când un curent transferă căldura din zona cu energie ridicată în zona cu energie redusă, apare această convecție. În gaze și în plasmă nisipul și temperatura centrală care conduc, de asemenea, la regiuni cu densitate mai mare și mai mică, unde atomii și moleculele se deplasează pentru a umple zonele care sunt mai goale. Se poate spune într-un mod rezumat că fluidele fierbinți cresc în timp ce cele reci se scufundă continuu.
Acest lucru se va întâmpla în mod natural, cu excepția cazului în care există o sursă de energie, cum ar fi lumina soarelui sau o sursă de căldură, care schimbă direcția acestor curenți. Curenții de convecție au loc până când temperaturile și densitățile sunt uniforme. Faptul că temperaturile și densitățile au fost complet uniforme în straturile Pământului este mai complicat. Acest lucru se datorează faptului că scoarța continentală este în continuă creație și distrugere, prin urmare, a șasea încorporează continuu materiale de temperatură și densitate diferite în mantaua pământului. Ca să nu mai vorbim de temperaturile din interiorul miezului interior.
Materialele din miezul interior al planetei noastre sunt solide datorită presiunii puternice care există în centru. Miezul exterior, pe de altă parte, are materiale fluide deoarece, deși temperaturile sunt foarte ridicate, nu există o presiune atât de puternică.
Datorită acestei introduceri de materiale în mod continuu și o diferență de temperatură și densitate este atât de mare, există așa-numiții curenți de convecție ai mantalei și sunt cauza mișcării Plăci tectonice.
Cateva exemple
Pentru a putea pune câteva exemple care fac toate acestea mult mai clare, vom descrie următoarele: mulți oameni de știință analizează forțele care acționează asupra unui fluid pentru a le putea clasifica și a înțelege convecția. Aceste forțe pot include gravitația, tensiunea superficială, câmpurile electromagnetice, vibrațiile, diferențele de concentrație și formarea de legături între molecule. Acești curenți de convecție pot fi modelați și descriși folosind diferite ecuații de transport scalar.
Un exemplu de curent de convecție poate fi cel produs de fierberea apei într-o oală. De îndată ce se adaugă câteva mazăre sau o bucată de hârtie pentru a urmări fluxul curent, se poate vedea cum sursa de căldură din partea interioară a găurii încălzește apa și îi conferă energie, făcând moleculele să se miște mai repede. Când materialul este introdus la o temperatură scăzută, acesta afectează și densitatea apei. Pe măsură ce apa se deplasează spre suprafață, lasă o anumită energie care scapă sub formă de abur. Evaporarea răcește suprafața suficient pentru ca unele molecule să se scufunde înapoi în fundul vasului.
Un alt exemplu de curent de convecție a aerului cald este cel care apare într-o casă când aerul se ridică prin acoperișul sau mansarda unei case. Acest lucru se datorează faptului că aerul cald este mai puțin dens decât aerul rece, astfel încât tinde să crească. După cum am menționat anterior, îl putem vedea și cu vântul. Lumina soarelui și radiațiile încălzesc aerul din atmosferă stabilind o diferență de temperatură care determină mișcarea aerului. Cu cât diferența de temperatură dintre o zonă și alta este mai mare, cu atât regimul vântului este mai mare. Acest lucru se datorează faptului că mai mult aer se va deplasa din zona de presiune mai mare în zona de presiune inferioară.
Sper că, cu aceste exemple, a devenit mult mai clar ce sunt curenții de convecție.