معلومات

التيارات الحرارية في العلوم ، ما هي وكيف تعمل

التيارات الحرارية في العلوم ، ما هي وكيف تعمل


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تيارات الحمل الحراري هي سائل يتدفق بسبب وجود اختلاف في درجة الحرارة أو الكثافة داخل المادة.

نظرًا لأن الجزيئات الموجودة داخل مادة صلبة مثبتة في مكانها ، فإن تيارات الحمل الحراري تُرى فقط في الغازات والسوائل. يؤدي اختلاف درجات الحرارة إلى نقل الطاقة من منطقة ذات طاقة أعلى إلى منطقة ذات طاقة أقل.

الحمل الحراري هو عملية نقل الحرارة. عندما يتم إنتاج التيارات ، يتم نقل المسألة من مكان إلى آخر. لذلك هذا هو أيضا عملية النقل الجماعي.

يسمى الحمل الحراري الذي يحدث بشكل طبيعي الحمل الحراري الطبيعي أو الحمل الحر. إذا تم تعميم السائل باستخدام مروحة أو مضخة ، فسيتم استدعاؤه الحراري الجبري. وتسمى الخلية التي تشكلها التيارات الحمل الحراري أ خلية الحمل الحراري أوبينارد خلية.

لماذا شكل

يؤدي اختلاف درجات الحرارة إلى تحرك الجزيئات ، مما يخلق تيارًا. في الغازات والبلازما ، يؤدي اختلاف درجات الحرارة أيضًا إلى مناطق ذات كثافة أعلى وأقل ، حيث تتحرك الذرات والجزيئات لملء مناطق الضغط المنخفض.

باختصار ، ترتفع السوائل الساخنة بينما تغرق السوائل الباردة. ما لم يكن مصدر الطاقة موجودًا (على سبيل المثال ، أشعة الشمس والحرارة) ، تستمر تيارات الحمل الحراري فقط حتى يتم الوصول إلى درجة حرارة موحدة.

يحلل العلماء القوى المؤثرة على السائل لتصنيف وفهم الحمل الحراري. قد تشمل هذه القوى:

  • الجاذبية
  • التوتر السطحي
  • اختلافات التركيز
  • مجال كهرومغناطيسي
  • الاهتزازات
  • تكوين الرابطة بين الجزيئات

يمكن نمذجة تيارات الحمل الحراري ووصفها باستخدام معادلات انتشار الحمل الحراري ، وهي معادلات نقل عددية.

أمثلة على التيارات الحراري ومقياس الطاقة

  • يمكنك مراقبة التيارات الحرارية في الماء المغلي في وعاء. ببساطة إضافة عدد قليل من البازلاء أو أجزاء من الورق لتتبع التدفق الحالي. يقوم مصدر الحرارة الموجود في قاع المقلاة بتسخين المياه ، مما يمنحه طاقة أكثر ويتسبب في تحرك الجزيئات بشكل أسرع. يؤثر تغير درجة الحرارة أيضًا على كثافة الماء. مع ارتفاع منسوب المياه نحو السطح ، يمتلك بعضها طاقة كافية للهرب كبخار. يبرد التبخر السطح بدرجة كافية لجعل بعض الجزيئات تغرق في اتجاه أسفل المقلاة مرة أخرى.
  • مثال بسيط على التيارات الحرارية هو ارتفاع الهواء الدافئ نحو سقف أو علية المنزل. الهواء الدافئ أقل كثافة من الهواء البارد ، لذلك يرتفع.
  • الرياح هي مثال على الحمل الحراري. ضوء الشمس أو الضوء المنعكس يشع الحرارة ، مما يؤدي إلى اختلاف في درجة الحرارة يؤدي إلى تحرك الهواء. المناطق المظللة أو الرطبة أكثر برودة ، أو قادرة على امتصاص الحرارة ، مما يزيد من التأثير. تيارات الحمل الحراري هي جزء مما يدفع الدوران العالمي للغلاف الجوي للأرض.
  • الاحتراق يولد تيارات الحمل الحراري. الاستثناء هو أن الاحتراق في بيئة خالية من الجاذبية يفتقر إلى الطفو ، وبالتالي فإن الغازات الساخنة لا ترتفع بشكل طبيعي ، مما يسمح للأكسجين النقي بتغذية اللهب. يؤدي الحد الأدنى للحمل الحراري في صفر غرام إلى اشتعال النيران في العديد من منتجات الاحتراق الخاصة بها.
  • الدورة الدموية في الغلاف الجوي والمحيطات هي حركة واسعة النطاق للهواء والماء (الغلاف المائي) ، على التوالي. تعمل العمليتان مع بعضهما البعض. تيارات الحمل الحراري في الجو والبحر تؤدي إلى الطقس.
  • الصهارة في عباءة الأرض يتحرك في التيارات الحرارية. يقوم القلب الساخن بتسخين المادة الموجودة فوقه ، مما يتسبب في ارتفاعه باتجاه القشرة ، حيث يبرد. تأتي الحرارة من الضغط الشديد على الصخور ، جنبًا إلى جنب مع الطاقة المنبعثة من الانحلال الإشعاعي الطبيعي للعناصر. لا يمكن أن تستمر الصهارة في الارتفاع ، لذلك تتحرك أفقياً وتغرق في الخلف.
  • يصف تأثير المدخنة أو تأثير المدخنة التيارات الحرارية التي تنقل الغازات عبر المداخن أو المداخن. يختلف طفو الهواء داخل وخارج المبنى دائمًا بسبب اختلاف درجات الحرارة والرطوبة. زيادة ارتفاع المبنى أو المكدس يزيد من حجم التأثير. هذا هو المبدأ الذي تقوم عليه أبراج التبريد.
  • تيارات الحمل الحراري واضحة في الشمس. الحبيبات التي شوهدت في الغلاف الضوئي للشمس هي قمم خلايا الحمل الحراري. في حالة الشمس والنجوم الأخرى ، يكون السائل عبارة عن بلازما بدلاً من سائل أو غاز.


شاهد الفيديو: علوم طبيعية الثالثة متوسط تيارات الحمل الحراري و حركة الصفائح (كانون الثاني 2023).

Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos