Mi az a “konvekciós cella”

A folyadékdinamika területén a konvekciós cella az a jelenség, amely akkor lép fel, amikor sűrűségkülönbségek vannak egy folyadék- vagy gáztestben. Ezek a sűrűségkülönbségek emelkedő és/vagy süllyedő áramlásokat eredményeznek, amelyek a konvekciós cella fő jellemzői. Amikor egy folyadéktérfogatot felmelegítünk, az kitágul, és kisebb sűrűségűvé és ezáltal felhajtóerősebbé válik, mint a környező folyadék. A folyadék hidegebb, sűrűbb része lesüllyed, hogy a melegebb, kevésbé sűrű folyadék alá telepedjen, és ez a melegebb folyadék emelkedését okozza. Az ilyen mozgást konvekciónak nevezzük, és a mozgó folyadéktestet konvekciós cellának nevezzük. A konvekciónak ezt a sajátos típusát, amikor egy vízszintes folyadékréteg alulról melegszik, Rayleigh-Bénard-konvekciónak nevezzük. A konvekcióhoz általában gravitációs mezőre van szükség, de mikrogravitációs kísérletekben a termikus konvekciót gravitációs hatás nélkül is megfigyelték.

A folyadékokat olyan anyagokként általánosítják, amelyek az áramlás tulajdonságát mutatják; ez a viselkedés azonban nem csak a folyadékokra jellemző. Folyadéktulajdonságok gázokban is megfigyelhetők, sőt szilárd részecskékben is (például homokban, kavicsokban és nagyobb tárgyakban sziklacsúszások során).

A konvekciós cella leginkább a felhők kialakulásában figyelhető meg az energia felszabadulásával és szállításával. Ahogy a levegő a talaj mentén mozog, hőt veszít, sűrűséget veszít, és felfelé halad a légkörbe. amikor a légkörbe kényszerül, ahol alacsonyabb a légnyomás, nem tud annyi folyadékot tartalmazni, mint alacsonyabb magasságban, ezért a nedves levegőt kibocsátja, és eső keletkezik. Ebben a folyamatban a meleg levegő lehűl; sűrűséget nyer és a föld felé esik, a cella pedig megismétli a ciklust.

A konvekciós cellák bármilyen folyadékban kialakulhatnak, beleértve a földi légkört (ahol Hadley-celláknak nevezik őket), a forrásban lévő vizet, a levest (ahol a cellákat az általuk szállított részecskék, például rizsszemek alapján lehet azonosítani), az óceánt vagy a nap felszínét. A konvekciós cellák méretét nagyrészt a folyadék tulajdonságai határozzák meg. Konvekciós cellák még akkor is előfordulhatnak, ha a folyadék felmelegedése egyenletes.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.