Mikä on ”konvektiokenno”

Nestedynamiikan alalla konvektiokenno on ilmiö, joka syntyy, kun neste- tai kaasukappaleen sisällä on tiheyseroja. Nämä tiheyserot aiheuttavat nousevia ja/tai laskevia virtauksia, jotka ovat konvektiokennon keskeisiä ominaisuuksia. Kun nesteen tilavuutta lämmitetään, se laajenee ja muuttuu vähemmän tiheäksi ja siten kelluvammaksi kuin ympäröivä neste. Kylmempi, tiheämpi osa nesteestä laskeutuu ja asettuu lämpimämmän, vähemmän tiheän nesteen alapuolelle, mikä saa lämpimämmän nesteen nousemaan. Tällaista liikettä kutsutaan konvektioksi, ja liikkuvaa nestekappaletta kutsutaan konvektiokennoksi. Tätä erityistä konvektiotyyppiä, jossa vaakasuoraa nestekerrosta lämmitetään alapuolelta, kutsutaan Rayleigh-Bénard-konvektioksi. Konvektio edellyttää yleensä painovoimakenttää, mutta mikrogravitaatiokokeissa lämpökonvektiota on havaittu ilman painovoiman vaikutusta.

Nesteet yleistetään materiaaleiksi, joilla on virtausominaisuus; tämä käyttäytyminen ei kuitenkaan koske vain nesteitä. Virtausominaisuuksia voidaan havaita myös kaasuissa ja jopa hiukkasmaisissa kiinteissä aineissa (kuten hiekassa, sorassa ja suuremmissa esineissä kallion liukumisen aikana).

Konvektiosolu on huomattavimmillaan pilvien muodostumisessa energian vapautumisineen ja kuljetuksineen. Kun ilma liikkuu maata pitkin, se imee itseensä lämpöä, menettää tiheyttä ja siirtyy ylöspäin ilmakehään. kun se pakotetaan ilmakehään, jossa on alhaisempi ilmanpaine, se ei voi pitää sisällään yhtä paljon nestettä kuin alemmalla korkeudella, joten se vapauttaa kosteaa ilmaa, jolloin syntyy sadetta. Tässä prosessissa lämmin ilma jäähtyy; se saa lisää tiheyttä ja putoaa kohti maata, ja solu toistaa kiertokulun.

Konvektiosoluja voi muodostua missä tahansa nesteessä, kuten maapallon ilmakehässä (jossa niitä kutsutaan Hadleyn soluiksi), kiehuvassa vedessä, keitossa (jossa solut voidaan tunnistaa niiden kuljettamista hiukkasista, kuten riisinjyvistä), valtameressä tai auringon pinnalla. Konvektiosolujen koko määräytyy suurelta osin nesteen ominaisuuksien mukaan. Konvektiosoluja voi esiintyä jopa silloin, kun nesteen kuumeneminen on tasaista.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.