Co to jest „komórka konwekcyjna”

W dziedzinie dynamiki płynów, komórka konwekcyjna jest zjawiskiem, które występuje, gdy różnice gęstości istnieją w ciele cieczy albo gazu. Te różnice gęstości powodują powstawanie prądów wznoszących i/lub opadających, które są kluczowymi cechami komórki konwekcyjnej. Kiedy objętość płynu jest ogrzewana, rozszerza się i staje się mniej gęsta, a zatem bardziej wyporna niż otaczający ją płyn. Zimniejsza, gęstsza część płynu opada i osiada poniżej cieplejszego, mniej gęstego płynu, a to powoduje unoszenie się cieplejszego płynu. Taki ruch nazywany jest konwekcją, a poruszające się ciało cieczy określane jest mianem komórki konwekcyjnej. Ten szczególny rodzaj konwekcji, w którym pozioma warstwa płynu jest ogrzewana od dołu, znany jest jako konwekcja Rayleigha-Bénarda. Konwekcja zwykle wymaga pola grawitacyjnego, ale w eksperymentach mikrograwitacyjnych, konwekcja termiczna została zaobserwowana bez efektów grawitacyjnych.

Płyny są uogólnione jako materiały, które wykazują właściwości przepływu; jednak to zachowanie nie jest unikalne dla płynów. Właściwości płynów można również zaobserwować w gazach, a nawet w cząstkach stałych (takich jak piasek, żwir i większe obiekty podczas osuwisk skalnych).

Komórka konwekcyjna jest najbardziej zauważalna w tworzeniu chmur z jej uwalnianiem i transportem energii. Gdy powietrze przemieszcza się wzdłuż ziemi, absorbuje ciepło, traci gęstość i przemieszcza się w górę do atmosfery. gdy jest wtłaczane do atmosfery, która ma niższe ciśnienie powietrza, nie może zawierać tyle płynu, co na niższej wysokości, więc uwalnia swoje wilgotne powietrze, wytwarzając deszcz. W tym procesie ciepłe powietrze jest chłodzone; zyskuje gęstość i opada w kierunku ziemi, a komórka powtarza cykl.

Komórki konwekcyjne mogą tworzyć się w dowolnym płynie, w tym w atmosferze ziemskiej (gdzie są nazywane komórkami Hadleya), wrzącej wodzie, zupie (gdzie komórki mogą być identyfikowane przez cząstki, które transportują, takie jak ziarna ryżu), oceanie lub na powierzchni słońca. Rozmiar komórek konwekcyjnych jest w dużej mierze zdeterminowany przez właściwości płynu. Komórki konwekcyjne mogą występować nawet wtedy, gdy ogrzewanie płynu jest jednolite.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.