Konveksiyon hücresi - Convection cell

Uzay Mekiği'nden görüldüğü gibi altokümülüs bulutu. Altokümülüs bulutları, konvektif aktivite ile oluşur.
10 gün fermente edildikten sonra 6 galonluk bir kova bal şarabı, tarçın üzerinde yüzerek. Konveksiyona CO2 salan mayan neden olur.

Alanında akışkan dinamiği , bir konveksiyon hücre oluşur olgudur yoğunluk farkları bir gövde içinde mevcut sıvı ya da gaz . Bu yoğunluk farklılıkları, bir konveksiyon hücresinin temel özellikleri olan yükselen ve / veya düşen akımlarla sonuçlanır. Bir sıvı hacmi ısıtıldığında, genişler ve daha az yoğun hale gelir ve böylece çevreleyen sıvıdan daha fazla yüzer hale gelir. Sıvının daha soğuk, daha yoğun olan kısmı, daha sıcak, daha az yoğun sıvının altına yerleşmek için alçalır ve bu, daha sıcak sıvının yükselmesine neden olur. Bu tür harekete konveksiyon denir ve sıvının hareket eden gövdesine konveksiyon hücresi denir . Yatay bir sıvı katmanının aşağıdan ısıtıldığı bu özel konveksiyon türü, Rayleigh-Bénard konveksiyonu olarak bilinir . Konveksiyon genellikle bir yerçekimi alanı gerektirir, ancak mikro yerçekimi deneylerinde, yerçekimi etkileri olmaksızın termal konveksiyon gözlenmiştir.

Akışkanlar, akış özelliği gösteren malzemeler olarak genelleştirilir ; ancak bu davranış sıvılara özgü değildir. Akışkan özellikleri gazlarda ve hatta parçacıklı katılarda ( kaya kaymaları sırasında kum, çakıl ve daha büyük nesneler gibi) da gözlemlenebilir .

Bir konveksiyon hücresi, enerji salınımı ve taşınması ile bulutların oluşumunda en dikkat çekicidir. Hava yer üzerinde hareket ederken ısıyı emer, yoğunluğunu kaybeder ve atmosfere yükselir. Daha düşük hava basıncına sahip atmosfere zorlandığında, daha düşük rakımdaki kadar sıvı içeremez, bu nedenle nemli havasını serbest bırakarak yağmur üretir. Bu işlemde sıcak hava soğutulur; yoğunluk kazanır ve yere doğru düşer ve hücre bu döngüyü tekrar eder.

Konveksiyon hücreleri, Dünya atmosferi ( Hadley hücreleri olarak adlandırılırlar ), kaynar su, çorba (hücreler, taşıdıkları pirinç taneleri gibi, taşıdıkları parçacıklarla tanımlanabilirler), okyanus veya güneşin yüzeyi . Konveksiyon hücrelerinin boyutu büyük ölçüde sıvının özelliklerine göre belirlenir. Konveksiyon hücreleri, bir sıvının ısıtılması tekdüze olduğunda bile meydana gelebilir.

Süreç

Yükselen bir sıvı kütlesi, doğrudan değişim yoluyla daha soğuk bir sıvı ile ısıyı değiştirdiğinde veya ısıyı yaydığında Dünya'nın atmosferi örneğinde soğuk bir yüzeyle karşılaştığında tipik olarak ısı kaybeder . Bir noktada sıvı, hala yükselmekte olan altındaki sıvıdan daha yoğun hale gelir. Yükselen akışkanın içinden aşağı inemediği için bir tarafa hareket eder. Bir mesafeden aşağıya doğru olan kuvveti, altındaki yükselen kuvvetin üstesinden gelir ve sıvı alçalmaya başlar. Alçalırken yüzey teması veya iletkenlik yoluyla tekrar ısınır ve döngü tekrar eder.

Dünyanın troposferinde

Gök gürültülü fırtınalar

Bir fırtına yaşamının aşamaları.

Sıcak havanın yoğunluğu soğuk havadan daha düşüktür, bu nedenle sıcak hava, sıcak hava balonlarına benzer şekilde daha soğuk havada yükselir . Daha soğuk havada nem taşıyan nispeten daha sıcak hava yükseldikçe bulutlar oluşur. Nemli hava yükseldikçe soğur ve yükselen hava paketindeki su buharının bir kısmının yoğunlaşmasına neden olur . Nem yoğunlaştığında, yükselen hava paketinin çevresindeki havadan daha az soğumasını sağlayan ve bulutun yükselişini sürdüren gizli buharlaşma ısısı olarak bilinen enerjiyi açığa çıkarır . Atmosferde yeterli dengesizlik varsa , bu süreç şimşek ve gök gürültüsünü destekleyen kümülonimbus bulutlarının oluşmasına yetecek kadar uzun süre devam edecektir . Genel olarak, gök gürültülü fırtınaların oluşması için üç koşul gerekir: nem, dengesiz bir hava kütlesi ve bir kaldırma kuvveti (ısı).

Türüne bakılmaksızın tüm gök gürültülü fırtınalar üç aşamadan geçer: bir 'gelişme aşaması', bir 'olgun aşama' ve bir 'dağıtma aşaması'. Ortalama fırtına 24 km (15 mil) çapa sahiptir. Atmosferdeki mevcut koşullara bağlı olarak, bu üç aşamanın tamamlanması ortalama 30 dakika sürer.

Adyabatik süreçler

Alçalan havanın sıkıştırılmasının neden olduğu ısıtma, chinook (Batı Kuzey Amerika'da bilindiği gibi) veya Föhn (Alplerde) gibi kış olaylarından sorumludur .

İspanya'nın La Palma kentinde İsveç 1 m Güneş Teleskobu (SST) ile gözlenen güneş fotosferinin filmi. Film, güneşin iç kısmından yükselen sıcak gaz kabarcıklarının konvektif hareketlerinin bir sonucu olan güneş granülasyonunu gösteriyor. Bu kabarcıklar yüzeye ulaştığında, gaz soğur ve parlak hücreler arasındaki daha karanlık şeritlerde tekrar aşağı akar. Bu sözde taneler arası şeritlerde, küçük parlak noktalar ve daha geniş parlak uzun yapılar da görebiliriz. Bunlar güçlü manyetik alanlara sahip bölgelerdir.

Güneşin İçinde

Güneş'in fotosferinde , ortalama 1000 kilometre çapında aşırı ısıtılmış (5,800 ° C) plazma sütunları olan granül adı verilen konveksiyon hücrelerinden oluşur . Plazma, granüller arasındaki dar boşluklarda yükselip alçalırken soğur.

Referanslar

Dış bağlantılar