Сигурно сте чули за конвекционе струје када смо разговарали о различитим слојеви Земље. Када говоримо о конвекционим струјама унутар земље, говоримо о разликама у густини материјала који чине земљин плашт. Постоје и конвекционе струје као течности које се крећу јер постоје разлике у температури.
У овом чланку ћемо вам рећи све о томе.
Шта су конвекционе струје
Када наиђемо на течности које се крећу и крећу јер постоји разлика у температури или густини имамо конвекционе струје. Да би постојала ова врста струје, мора постојати течност, било течност или гас. То је зато што су честице унутар чврсте материје фиксиране и не крећу се, према томе, не можете видети ток због разлика у температури и густини.
Разлика између температура једног или другог подручја унутар истог материјала је оно што узрокује пренос енергије са веће површине на мању. Конвекција се одвија све док не дође до потпуне равнотеже. Када се овај процес догоди услед преноса топлоте, формирају се струје материје које се померају са једног места на друго. Стога се то такође сматра процесом масовног преноса.
Конвекционе струје које се јављају из природно се називају и слободном конвекцијом. Ако се, на пример, ова конвекција одвија унутар уређаја попут вентилатора или пумпе, то се назива принудна конвекција.
Зашто настају конвекционе струје
Ова врста појаве се дешава због температурне разлике која узрокује кретање честица стварајући струју. Ова струја се може јавити и када постоји разлика у густини. Обично проток иде у смеру од места где је виша температура или густина до места где је температура и густина мања. Ове конвекционе струје се такође одвијају у ваздуху. Токови атмосферског притиска дувају у правцу одакле је већа густина до тамо где је мања. У случају олуја, зона ниског притиска биће мета смера ветра.
То је оно што зону ниског притиска чини местом где има кише, па чак и олује. Када струја преноси топлоту из зоне високе енергије у зону ниске енергије, долази до ове конвекције. У гасовима и у песку у плазми и централној температури која такође доводи до подручја веће и ниже густине, где се атоми и молекули крећу да би испунили подручја која су празна. Резимирано се може рећи да вруће течности расту док хладне непрекидно тону.
То ће се догодити природно, осим ако не постоји извор енергије, попут сунчеве светлости или извора топлоте, који мења смер ових струја. Конвекцијске струје се одвијају док се температуре и густине не изједначе. Компликованије је да су температуре и густине биле потпуно једнолике у земљиним слојевима. То је због чињенице да се континентална кора непрекидно ствара и уништава, па је стога шеста која непрекидно укључује материјале различите температуре и густине у земљин плашт. О температурама у унутрашњем језгру да и не говоримо.
Материјали у унутрашњем језгру наше планете су чврсти због снажног притиска који постоји у центру. С друге стране, спољашње језгро има флуидне материјале, иако, иако су температуре веома високе, не постоји тако снажан притисак.
Због овог континуираног увођења материјала, а разлика у температури и густини је тако велика, постоје такозване конвекцијске струје плашта и узрок су кретања Тектонске плоче.
Неки примери
Да бисмо могли да наведемо неке примере који све ово чине много јаснијим, описаћемо следеће: многи научници анализирају силе које делују на флуид како би их категоризовали и разумели конвекцију. Те силе могу да укључују гравитацију, површински напон, електромагнетна поља, вибрације, разлике у концентрацији и стварање веза између молекула. Ове конвекционе струје могу се моделирати и описати помоћу различитих једначина скаларног транспорта.
Пример конвекционе струје може бити она произведена кључањем воде у лонцу. Чим се дода неколико грашка или парче папира за праћење тренутног протока, можете видети како извор топлоте у унутрашњем делу рупе загрева воду и даје јој енергију, чинећи да се молекули брже крећу. Када се материјал уводи на ниској температури, то такође утиче на густину воде. Како се вода креће према површини, оставља мало енергије која излази у облику паре. Испаравање хлади површину довољно да се неки молекули врате на дно посуде.
Још један пример конвекционе струје топлог ваздуха је онај који се јавља у кући када се ваздух подиже кроз кров или поткровље куће. То је зато што је врући ваздух мање густ од хладног, па има тенденцију да се подиже. Као што смо већ поменули, то можемо видети и по ветру. Сунчева светлост и зрачење загревају ваздух у атмосфери успостављање температурне разлике због које се ваздух помера. Што су температурне разлике између једног и другог подручја веће, то је режим ветра већи. То је зато што ће се више ваздуха преселити из зоне вишег притиска у зону нижег притиска.
Надам се да је са овим примерима постало много јасније шта су конвекционе струје.