Със сигурност сте чували за конвекционни токове когато сме говорили за различното слоеве на Земята. Когато говорим за конвекционни течения в рамките на Земята, ние говорим за разликите в плътността на материалите, които изграждат земната мантия. Има и конвекционни течения като течности, които се движат поради температурни разлики. В тази статия ще ви разкажем всичко за това.
Какво представляват конвекционните токове
Когато открием течности, които се движат и се движат, защото има разлика в температурата или плътността имаме конвекционни токове. За да съществува този тип ток, трябва да има течност, независимо дали течна или газообразна. Това е така, защото частиците в твърдото тяло са фиксирани и не се движат, следователно не може да се види поток поради разлики в температурата и плътността. Освен това, това явление е важно за изследването на конвекция земя.
Разликата между температурите на една или друга област в рамките на един и същ материал е това, което причинява енергиен трансфер от по-голяма площ към по-малка. Конвекцията се извършва, докато настъпи пълно равновесие. Когато този процес се случи поради пренос на топлина, се образуват материални течения, които се преместват от едно място на друго. Следователно това също се счита за процес на масово прехвърляне.
Конвекционни токове, възникващи от естествено те се наричат и свободна конвекция. Ако например тази конвекция се извършва вътре в уред като вентилатор или помпа, това се нарича принудителна конвекция.
Защо се образуват конвекционни токове
Този тип явления се случват поради температурна разлика, която кара частиците да се движат, създавайки ток. Този ток може да възникне и когато има разлика в плътността. Обикновено потокът върви в посока от където има по-висока температура или плътност към там, където има по-малко температура и плътност. Тези конвекционни течения се извършват и във въздуха. Потоците на атмосферното налягане духат в посока от мястото, където има по-голяма плътност, към мястото, където има по-малко. В случай на бури, зона с ниско налягане ще бъде целта на посоката на вятъра, както се вижда в купесто-дъждовни облаци по време на тежки метеорологични явления.
Именно това прави зоната с ниско налягане място, където има валежи и дори бури. Когато токът прехвърля топлина от зоната с висока енергия към зоната с ниска енергия, тази конвекция настъпва. В газовете и в плазмения пясък и централната температура, което също води до области с по-висока и по-ниска плътност, където атомите и молекулите се движат, за да запълнят областите, които са по-празни. Обобщено може да се каже, че горещите течности се покачват, докато студените непрекъснато потъват.
Това ще се случи естествено, освен ако няма източник на енергия, като слънчева светлина или източник на топлина, който променя посоката на тези течения. Конвекционните токове се извършват, докато температурите и плътностите са еднородни. Това, че температурите и плътностите са напълно еднакви в земните слоеве, е по-сложно. Това е така, защото континенталната кора е в непрекъснато създаване и унищожаване, следователно шеста непрекъснато включваща материали с различна температура и плътност в земната мантия. Да не говорим за температурите във вътрешното ядро.
Материалите във вътрешното ядро на нашата планета са твърди поради силния натиск, който съществува в центъра. Външното ядро, от друга страна, има течни материали, тъй като, въпреки че температурите са много високи, няма такова мощно налягане.
Поради това непрекъснато въвеждане на материали и разликата в температурата и плътността е толкова висока, има така наречените конвекционни токове на мантията и са причина за движението на Тектонични плочи и явления като вулканизъм.
Някои примери
За да дадем някои примери, които правят всичко това много по-ясно, ще опишем следното: много учени анализират силите, действащи върху течност, за да ги категоризират и да разберат конвекцията. Тези сили могат да включват гравитация, повърхностно напрежение, електромагнитни полета, вибрации, разлики в концентрацията и образуването на връзки между молекулите. Тези конвекционни токове могат да бъдат моделирани и описани с помощта на различни скаларни транспортни уравнения.
Пример за конвекционен ток може да бъде този, произведен чрез кипене на вода в съд. Веднага щом се добавят няколко грахчета или лист хартия, за да се проследи текущият поток, можете да видите как топлинният източник във вътрешната част на дупката загрява водата и й дава енергия, карайки молекулите да се движат по-бързо. Когато материалът се въвежда при ниска температура, това също влияе на плътността на водата. Когато водата се придвижва към повърхността, тя оставя малко енергия, която излиза под формата на пара. Изпарението охлажда повърхността достатъчно, за да могат някои молекули да потънат обратно на дъното на саксията.
Друг пример за конвекционен ток с горещ въздух е този, който се случва в къща когато въздухът се издига през покрива или тавана на къща. Това е така, защото горещият въздух е с по-малка плътност от студения въздух, така че има тенденция да се издига. Както споменахме преди, можем да го видим и с вятъра. Слънчевата светлина и радиацията загряват въздуха в атмосферата установяване на температурна разлика, която кара въздуха да се движи. Колкото по-стръмна е температурната разлика между една и друга област, толкова по-голям е вятърният режим. Това е така, защото повече въздух ще се премести от зоната с по-високо налягане към зоната с по-ниско налягане.
