กระแสการพาความร้อน

คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับ กระแสหมุนเวียน เมื่อเราได้พูดคุยเกี่ยวกับความแตกต่าง ชั้นของโลก. เมื่อเราพูดถึงกระแสการหมุนเวียนภายในโลกเรากำลังพูดถึงความแตกต่างของความหนาแน่นของวัสดุที่ประกอบเป็นเสื้อคลุมของโลก นอกจากนี้ยังมีกระแสการพาความร้อนเป็นของเหลวที่เคลื่อนที่เนื่องจากมีความแตกต่างของอุณหภูมิ

ในบทความนี้เราจะบอกคุณทั้งหมดเกี่ยวกับเรื่องนี้

กระแสการพาความร้อนคืออะไร

เมื่อเราพบของเหลวที่มีการเคลื่อนไหวและเคลื่อนไหวเพราะ มีความแตกต่างของอุณหภูมิหรือความหนาแน่นเรามีกระแสการพาความร้อน. เพื่อให้กระแสประเภทนี้มีอยู่จะต้องมีของเหลวไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือก๊าซ เนื่องจากอนุภาคภายในของแข็งได้รับการแก้ไขและไม่เคลื่อนที่ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถมองเห็นการไหลเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิและความหนาแน่น

ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของพื้นที่หนึ่งหรืออีกพื้นที่หนึ่งภายในวัสดุเดียวกันคือสิ่งที่ทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานจากพื้นที่ขนาดใหญ่ไปยังพื้นที่ที่เล็กกว่า การพาความร้อนจะเกิดขึ้นจนกว่าจะมีสภาวะสมดุลที่สมบูรณ์ เมื่อกระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนกระแสของสสารจะเกิดขึ้นซึ่งเคลื่อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ดังนั้นจึงถือเป็นกระบวนการถ่ายเทมวลด้วย

กระแสการพาที่เกิดจาก ตามธรรมชาติเรียกอีกอย่างว่าการพาความร้อนอิสระ. ตัวอย่างเช่นถ้าการพาความร้อนนี้เกิดขึ้นภายในเครื่องใช้เช่นพัดลมหรือปั๊มเรียกว่าการพาความร้อนแบบบังคับ

ทำไมกระแสการพาความร้อนจึงก่อตัวขึ้น?

ปรากฏการณ์ประเภทนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่สร้างกระแส กระแสนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีความหนาแน่นต่างกัน โดยปกติการไหลจะไปในทิศทางที่มีอุณหภูมิหรือความหนาแน่นสูงกว่าไปยังที่ที่มีอุณหภูมิและความหนาแน่นน้อยกว่า กระแสการพาความร้อนเหล่านี้เกิดขึ้นในอากาศด้วย. การไหลของความดันบรรยากาศพัดไปในทิศทางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังที่ที่มีค่าน้อย ในกรณีของพายุเขตความกดอากาศต่ำจะเป็นเป้าหมายของทิศทางลม

นี่คือสิ่งที่ทำให้เขตความกดอากาศต่ำเป็นบริเวณที่มีฝนตกและมีพายุ เมื่อกระแสถ่ายเทความร้อนจากโซนพลังงานสูงไปยังโซนพลังงานต่ำการพาความร้อนนี้จะเกิดขึ้น ในก๊าซและในทรายพลาสม่าและอุณหภูมิกลางที่นำไปสู่บริเวณที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นและต่ำลงด้วยซึ่งอะตอมและโมเลกุลจะเคลื่อนที่ไปเติมเต็มพื้นที่ที่ว่างเปล่า กล่าวโดยสรุปได้ว่าของเหลวร้อนเพิ่มขึ้นในขณะที่ของเหลวเย็นกำลังจมลงอย่างต่อเนื่อง

สิ่งนี้จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติเว้นแต่จะมีแหล่งพลังงานเช่นแสงแดดหรือแหล่งความร้อนที่เปลี่ยนทิศทางของกระแสเหล่านี้ กระแสการพาจะเกิดขึ้นจนกระทั่งอุณหภูมิและความหนาแน่นสม่ำเสมอ การที่อุณหภูมิและความหนาแน่นสม่ำเสมออย่างสมบูรณ์ในชั้นของโลกนั้นซับซ้อนกว่า นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเปลือกโลกมีการสร้างและทำลายอย่างต่อเนื่องดังนั้นวัสดุที่หกอย่างต่อเนื่องจึงผสมผสานวัสดุที่มีอุณหภูมิและความหนาแน่นต่างกันเข้ากับเสื้อคลุมของโลก ไม่ต้องพูดถึงอุณหภูมิภายในแกนชั้นใน

วัสดุที่อยู่ในแกนกลางชั้นในของโลกของเราเป็นของแข็งเนื่องจากแรงกดดันที่มีอยู่ตรงกลาง ในทางกลับกันแกนด้านนอกมีวัสดุที่เป็นของเหลวเนื่องจากแม้ว่าอุณหภูมิจะสูงมาก แต่ก็ไม่มีแรงดันที่ทรงพลังเช่นนี้

เนื่องจากการเปิดตัวของวัสดุอย่างต่อเนื่องและความแตกต่างของอุณหภูมิและความหนาแน่นสูงมากจึงมีสิ่งที่เรียกว่ากระแสการพาความร้อนของเสื้อคลุมและเป็นสาเหตุของการเคลื่อนที่ของ แผ่นเปลือกโลก.

ตัวอย่างบางส่วน

เพื่อให้สามารถใส่ตัวอย่างที่ทำให้ทั้งหมดนี้ชัดเจนขึ้นเราจะอธิบายสิ่งต่อไปนี้: นักวิทยาศาสตร์หลายคนวิเคราะห์แรงที่กระทำกับของไหลเพื่อให้สามารถจัดหมวดหมู่ได้และเข้าใจการพาความร้อน แรงเหล่านี้อาจรวมถึงแรงโน้มถ่วงแรงตึงผิวสนามแม่เหล็กไฟฟ้าการสั่นสะเทือนความแตกต่างของความเข้มข้นและการก่อตัวของพันธะระหว่างโมเลกุล กระแสการพาความร้อนเหล่านี้สามารถจำลองและอธิบายได้โดยใช้สมการการขนส่งสเกลาร์ที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างของกระแสพาความร้อนอาจเกิดจากการต้มน้ำในหม้อ ทันทีที่เพิ่มถั่วหรือกระดาษสักสองสามชิ้นเพื่อติดตามการไหลของกระแสจะเห็นได้ว่าแหล่งความร้อนที่อยู่ด้านในของหลุมจะทำให้น้ำร้อนขึ้นและให้พลังงานได้อย่างไรทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น เมื่อวัสดุถูกนำมาใช้ที่อุณหภูมิต่ำจะมีผลต่อความหนาแน่นของน้ำด้วย เมื่อน้ำเคลื่อนเข้าหาผิวน้ำจะทำให้พลังงานบางส่วนหลุดออกไปในรูปของไอน้ำ การระเหยทำให้พื้นผิวเย็นลงเพียงพอที่โมเลกุลบางส่วนจะจมกลับไปที่ก้นหม้อ

อีกตัวอย่างหนึ่งของกระแสการหมุนเวียนของอากาศร้อนคือกระแสที่เกิดขึ้นในบ้าน เมื่ออากาศไหลผ่านหลังคาหรือห้องใต้หลังคาของบ้าน เนื่องจากอากาศร้อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็นจึงมีแนวโน้มสูงขึ้น ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วเราสามารถมองเห็นได้ด้วยสายลม แสงแดดและรังสีทำให้อากาศในบรรยากาศร้อนขึ้น การสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทำให้อากาศเคลื่อนที่ ยิ่งอุณหภูมิแตกต่างกันมากขึ้นระหว่างพื้นที่หนึ่งกับอีกพื้นที่หนึ่งก็จะยิ่งมีระบบลมมากขึ้น เนื่องจากอากาศจะเคลื่อนตัวจากเขตความกดอากาศที่สูงขึ้นไปยังเขตความกดอากาศต่ำกว่ามากขึ้น

ฉันหวังว่าจากตัวอย่างเหล่านี้จะเห็นได้ชัดเจนขึ้นว่ากระแสหมุนเวียนคืออะไร