Напевно ви чули про конвекційні струми коли ми говорили про різне шари Землі. Коли ми говоримо про конвекційні течії всередині землі, ми говоримо про різницю в щільності матеріалів, з яких складається земна мантія. Існують також конвекційні струми як рідини, які рухаються, оскільки існують різниці температур.
У цій статті ми розповімо вам все про це.
Що таке конвекційні струми
Коли ми стикаємося з рідинами, які рухаються і рухаються, тому що є різниця в температурі або щільності, ми маємо струми конвекції. Щоб існував такий тип струму, повинна бути рідина, або рідина, або газ. Це пояснюється тим, що частинки всередині твердої речовини нерухомі і не рухаються, отже, ви не можете побачити потік через різницю як у температурі, так і в щільності.
Різниця між температурами тієї чи іншої області в одному і тому ж матеріалі полягає в тому, що спричинює перенесення енергії з більшої площі на меншу. Конвекція відбувається, поки не настане повна рівновага. Коли цей процес відбувається внаслідок теплопередачі, утворюються струми речовини, які переміщуються з одного місця в інше. Тому це також вважається процесом масового переказу.
Конвекційні струми, що виникають від природно їх ще називають вільною конвекцією. Наприклад, якщо ця конвекція відбувається всередині такого приладу, як вентилятор або насос, це називається примусовою конвекцією.
Чому утворюються конвекційні струми
Цей тип явищ відбувається через різницю температур, яка змушує частинки рухатися, створюючи струм. Цей струм може також виникати, коли є різниця в щільності. Зазвичай потік йде в напрямку, де є більш висока температура або щільність, де менше температури і щільності. Ці конвекційні течії також мають місце в повітрі. Потоки атмосферного тиску дмуть у напрямку, де більше щільності, до того, де менше. У разі штормів, ціллю напрямку вітру буде зона низького тиску.
Саме це робить зону низького тиску місцем, де є дощі та навіть бурі. Коли струм передає тепло від зони високої енергії до зони низької енергії, ця конвекція відбувається. У газах і в плазмовому піску та центральній температурі, що також веде до областей вищої та нижчої щільності, де атоми та молекули рухаються, заповнюючи порожні ділянки. Можна коротко сказати, що гарячі рідини піднімаються, тоді як холодні безперервно опускаються.
Це відбуватиметься природним шляхом, якщо лише джерело енергії, наприклад сонячне світло або джерело тепла, не змінить напрямок цих струмів. Конвекційні струми мають місце до тих пір, поки температури та щільність не стануть рівномірними. Те, що температури та щільність були повністю рівномірними в шарах Землі, є більш складним. Це пов’язано з тим, що континентальна кора постійно створюється та руйнується, отже, вона є шостою, що постійно включає матеріали різної температури та щільності в земну мантію. Не кажучи вже про температури всередині внутрішнього ядра.
Матеріали у внутрішньому ядрі нашої планети тверді завдяки сильному тиску, який існує в центрі. З іншого боку, зовнішнє ядро має рідкі матеріали, оскільки, хоча температури дуже високі, тиск не такий потужний.
Завдяки такому безперервному введенню матеріалів, а різниця в температурі і щільності настільки висока, виникають так звані струми конвекції мантії і є причиною руху Тектонічні плити.
Деякі приклади
Щоб мати можливість навести кілька прикладів, які все це набагато зрозуміліше, ми збираємось описати наступне: багато вчених аналізують сили, що діють на рідину, щоб мати можливість класифікувати їх і зрозуміти конвекцію. Ці сили можуть включати гравітацію, поверхневий натяг, електромагнітні поля, вібрації, різницю концентрацій та утворення зв’язків між молекулами. Ці струми конвекції можуть бути змодельовані та описані за допомогою різних рівнянь скалярного транспорту.
Прикладом конвекційного струму може бути той, який виробляється кип’ятінням води в горщику. Як тільки для відстеження поточного потоку додається кілька горошин або аркуш паперу, ви можете побачити, як джерело тепла у внутрішній частині отвору нагріває воду і надає їй енергію, завдяки чому молекули рухаються швидше. . Коли матеріал вноситься при низькій температурі, це також впливає на щільність води. Коли вода рухається до поверхні, вона залишає деяку кількість енергії, яка виходить у вигляді пари. Випаровування охолоджує поверхню настільки, що деякі молекули знову опускаються на дно горщика.
Іншим прикладом конвекційного струму гарячого повітря є той, який відбувається в будинку коли повітря піднімається через дах або горище будинку. Це пояснюється тим, що гаряче повітря менш щільне, ніж холодне, тому воно має тенденцію підніматися. Як ми вже згадували раніше, ми також можемо побачити це за вітром. Сонячне світло і випромінювання нагрівають повітря в атмосфері встановлення різниці температур, яка змушує повітря рухатися. Чим крутіша різниця температур між однією областю та іншою, тим більший режим вітру. Це пов’язано з тим, що більше повітря переміститься із зони вищого тиску в зону нижчого тиску.
Я сподіваюся, що на цих прикладах стало набагато зрозуміліше, що таке конвекційні струми.