Určitě jste o tom už slyšeli konvekční proudy když jsme mluvili o různých vrstvy Země. Když mluvíme o konvekčních proudech uvnitř Země, mluvíme o rozdílech v hustotě materiálů, které tvoří zemský plášť. Existují také konvekční proudy, jako jsou tekutiny, které se pohybují kvůli teplotním rozdílům. V tomto článku vám o tom všem povíme.
Co jsou konvekční proudy
Když se setkáme s tekutinami, které se pohybují a pohybují se, protože existuje rozdíl v teplotě nebo hustotě, máme konvekční proudy. Aby tento typ proudu existoval, musí existovat tekutina, ať už kapalina nebo plyn. Je to proto, že částice v pevné látce jsou fixované a nepohybují se, takže proudění není vidět kvůli rozdílům v teplotě a hustotě. Kromě toho je tento jev důležitý při studiu konvekce přistát.
Rozdíl mezi teplotami jedné nebo druhé oblasti ve stejném materiálu je to, co způsobuje přenos energie z větší oblasti do menší. Konvekce probíhá, dokud není úplná rovnováha. Když k tomuto procesu dojde v důsledku přenosu tepla, vytvoří se proudy hmoty, které se pohybují z jednoho místa na druhé. Proto je také považován za proces hromadného přenosu.
Konvekční proudy vznikající z přirozeně se jim také říká volná konvekce. Pokud se například tato konvekce odehrává uvnitř zařízení, jako je ventilátor nebo čerpadlo, nazývá se to nucená konvekce.
Proč se tvoří konvekční proudy
K tomuto typu jevu dochází v důsledku teplotního rozdílu, který způsobuje pohyb částic a vytváří proud. Tento proud může také nastat, když je rozdíl v hustotě. Normálně jde tok ve směru od místa, kde je vyšší teplota nebo hustota, do místa, kde je nižší teplota a hustota. Tyto proudy proudění také probíhají ve vzduchu. Toky atmosférického tlaku foukají směrem od místa, kde je větší hustota, do místa, kde je hustota menší. V případě bouřek bude cílem směru větru zóna nízkého tlaku, jak je vidět na kupovité mraky při prudkých povětrnostních událostech.
Díky tomu je nízkotlaká zóna místem, kde jsou deště nebo dokonce bouře. Když proud přenáší teplo ze zóny s vysokou energií do zóny s nízkou energií, dochází k této konvekci. V plynech a v plazmovém písku a centrální teplotě to také vede do oblastí s vyšší a nižší hustotou, kde se atomy a molekuly pohybují, aby zaplnily prázdnější oblasti. Souhrnně lze říci, že horké tekutiny stoupají, zatímco studené neustále klesají.
To se stane přirozeně, pokud nebude existovat zdroj energie, jako je sluneční světlo nebo zdroj tepla, který změní směr těchto proudů. Konvekční proudy probíhají, dokud nejsou teploty a hustoty jednotné. To, že teploty a hustoty byly ve vrstvách Země zcela rovnoměrné, je složitější. To je způsobeno skutečností, že kontinentální kůra je v neustálém stvoření a ničení, proto šestý nepřetržitě zahrnuje materiály různé teploty a hustoty k zemskému plášti. Nemluvě o teplotách uvnitř vnitřního jádra.
Materiály ve vnitřním jádru naší planety jsou pevné díky silnému tlaku, který existuje ve středu. Vnější jádro má naopak tekuté materiály, protože i když jsou teploty velmi vysoké, není zde tak silný tlak.
Díky tomuto nepřetržitému zavádění materiálů a rozdílu v teplotě a hustotě jsou tak vysoké, existují takzvané konvekční proudy pláště a jsou příčinou pohybu Tektonické desky a jevy jako např vulkanismus.
Několik příkladů
Abychom uvedli několik příkladů, které to vše objasní, popíšeme následující: mnoho vědců analyzuje síly působící na tekutinu, aby je roztřídili a pochopili konvekci. Tyto síly mohou zahrnovat gravitaci, povrchové napětí, elektromagnetická pole, vibrace, koncentrační rozdíly a tvorbu vazeb mezi molekulami. Tyto konvekční proudy lze modelovat a popisovat pomocí různých skalární transportní rovnice.
Příkladem konvekčního proudu může být proud vytvářený vařením vody v hrnci. Jakmile přidáte několik hrášku nebo kousek papíru ke sledování proudu, uvidíte, jak zdroj tepla ve vnitřní části otvoru ohřívá vodu a dodává jí energii, díky čemuž se molekuly pohybují rychleji. . Když se materiál zavádí při nízké teplotě, ovlivňuje to také hustotu vody. Jak se voda pohybuje směrem k povrchu, zanechává určitou energii, která uniká ve formě páry. Odpařování dostatečně ochladí povrch, aby některé molekuly klesly zpět na dno nádoby.
Dalším příkladem proudu horkého vzduchu je ten, který se vyskytuje v domě když vzduch stoupá přes střechu nebo podkroví domu. Je to proto, že horký vzduch je méně hustý než studený vzduch, takže má tendenci stoupat. Jak jsme již zmínili, můžeme to vidět i s větrem. Sluneční záření a záření ohřívají vzduch v atmosféře stanovení teplotního rozdílu, který dělá vzduch v pohybu. Čím strmější je rozdíl teplot mezi jednotlivými oblastmi, tím větší je režim větru. Je to proto, že více vzduchu se bude pohybovat z pásma vyššího tlaku do pásma nižšího tlaku.
