Σίγουρα το έχετε ακούσει ρεύματα μεταφοράς όταν έχουμε μιλήσει για τα διαφορετικά στρώματα της Γης. Όταν μιλάμε για ρεύματα μεταφοράς μέσα στη Γη, μιλάμε για τις διαφορές στην πυκνότητα των υλικών που συνθέτουν τον μανδύα της Γης. Υπάρχουν επίσης ρεύματα μεταφοράς, όπως ρευστά που κινούνται λόγω διαφορών θερμοκρασίας. Σε αυτό το άρθρο θα σας τα πούμε όλα.
Τι είναι τα ρεύματα μεταφοράς
Όταν βρίσκουμε υγρά που κινούνται και κινούνται επειδή υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας ή πυκνότητας που έχουμε ρεύματα μεταφοράς. Για να υπάρχει αυτό το είδος ρεύματος, πρέπει να υπάρχει ένα ρευστό, είτε υγρό είτε αέριο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα σωματίδια μέσα σε ένα στερεό είναι σταθερά και δεν κινούνται, επομένως, δεν μπορεί να φανεί μια ροή λόγω διαφορών τόσο στη θερμοκρασία όσο και στην πυκνότητα. Επιπλέον, αυτό το φαινόμενο είναι σημαντικό στη μελέτη του μεταφορά γήινος.
Η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών μιας περιοχής ή μιας άλλης στο ίδιο υλικό είναι αυτό που προκαλεί τη μεταφορά ενέργειας από μια μεγαλύτερη περιοχή σε μια μικρότερη. Η μεταφορά πραγματοποιείται έως ότου υπάρξει πλήρης ισορροπία. Όταν αυτή η διαδικασία συμβαίνει λόγω της μεταφοράς θερμότητας, σχηματίζονται ρεύματα ύλης που μετακινούνται από το ένα μέρος στο άλλο. Ως εκ τούτου, θεωρείται επίσης μια διαδικασία μαζικής μεταφοράς.
Ρεύματα μεταφοράς που προέρχονται από φυσικά ονομάζονται επίσης ελεύθερη μεταφορά. Εάν, για παράδειγμα, αυτή η μεταφορά λαμβάνει χώρα μέσα σε μια συσκευή όπως ένας ανεμιστήρας ή μια αντλία, ονομάζεται αναγκαστική μεταφορά.
Γιατί σχηματίζονται ρεύματα μεταφοράς
Αυτός ο τύπος φαινομένου συμβαίνει λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας που κάνει τα σωματίδια να κινούνται δημιουργώντας ένα ρεύμα. Αυτό το ρεύμα μπορεί επίσης να συμβεί όταν υπάρχει διαφορά στην πυκνότητα. Κανονικά η ροή πηγαίνει προς την κατεύθυνση από όπου υπάρχει υψηλότερη θερμοκρασία ή πυκνότητα προς εκεί όπου υπάρχει μικρότερη θερμοκρασία και πυκνότητα. Αυτά τα ρεύματα μεταφοράς λαμβάνουν χώρα επίσης στον αέρα. Οι ροές ατμοσφαιρικής πίεσης φυσούν προς μια κατεύθυνση από όπου υπάρχει μεγαλύτερη πυκνότητα προς εκεί όπου υπάρχει μικρότερη. Σε περίπτωση καταιγίδων, μια ζώνη χαμηλής πίεσης θα είναι ο στόχος της κατεύθυνσης του ανέμου, όπως φαίνεται στο σωρευτικά σύννεφα κατά τη διάρκεια έντονων καιρικών φαινομένων.
Αυτό καθιστά τη ζώνη χαμηλής πίεσης ένα μέρος όπου υπάρχουν βροχοπτώσεις και ακόμη και καταιγίδες. Όταν ένα ρεύμα μεταφέρει θερμότητα από τη ζώνη υψηλής ενέργειας στη ζώνη χαμηλής ενέργειας, συμβαίνει αυτή η μεταφορά. Σε αέρια και άμμο πλάσματος και κεντρική θερμοκρασία που οδηγεί επίσης σε περιοχές υψηλότερης και χαμηλότερης πυκνότητας, όπου άτομα και μόρια κινούνται για να γεμίσουν τις περιοχές που είναι κενές. Μπορεί να ειπωθεί συνοπτικά ότι τα καυτά υγρά αυξάνονται ενώ τα κρύα βυθίζονται συνεχώς.
Αυτό θα συμβεί φυσικά εκτός εάν υπάρχει πηγή ενέργειας, όπως το ηλιακό φως ή μια πηγή θερμότητας, που αλλάζει την κατεύθυνση αυτών των ρευμάτων. Τα ρεύματα μεταφοράς πραγματοποιούνται έως ότου οι θερμοκρασίες και οι πυκνότητες είναι ομοιόμορφες. Ότι οι θερμοκρασίες και οι πυκνότητες ήταν εντελώς ομοιόμορφες στα στρώματα της Γης είναι πιο περίπλοκη. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ηπειρωτικός φλοιός βρίσκεται σε συνεχή δημιουργία και καταστροφή, επομένως, έκτος ενσωματώνει συνεχώς υλικά διαφορετικής θερμοκρασίας και πυκνότητας στον μανδύα της γης. Για να μην αναφέρουμε τις θερμοκρασίες μέσα στον εσωτερικό πυρήνα.
Τα υλικά στον εσωτερικό πυρήνα του πλανήτη μας είναι στερεά λόγω της ισχυρής πίεσης που υπάρχει στο κέντρο. Ο εξωτερικός πυρήνας, από την άλλη πλευρά, έχει υγρά υλικά επειδή, παρόλο που οι θερμοκρασίες είναι πολύ υψηλές, δεν υπάρχει τόσο ισχυρή πίεση.
Λόγω αυτής της συνεχούς εισαγωγής υλικών και η διαφορά θερμοκρασίας και πυκνότητας είναι τόσο υψηλή, υπάρχουν τα λεγόμενα ρεύματα μεταφοράς του μανδύα και είναι η αιτία της κίνησης του Τεκτονικές πλάκες και φαινόμενα όπως το ηφαιστειακά φαινόμενα.
Μερικά παραδείγματα
Για να δώσουμε μερικά παραδείγματα που κάνουν όλα αυτά πολύ πιο ξεκάθαρα, θα περιγράψουμε τα εξής: πολλοί επιστήμονες αναλύουν τις δυνάμεις που δρουν σε ένα ρευστό για να τις κατηγοριοποιήσουν και να κατανοήσουν τη μεταφορά. Αυτές οι δυνάμεις μπορεί να περιλαμβάνουν τη βαρύτητα, την επιφανειακή τάση, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, τους κραδασμούς, τις διαφορές συγκέντρωσης και το σχηματισμό δεσμών μεταξύ των μορίων. Αυτά τα ρεύματα μεταφοράς μπορούν να μοντελοποιηθούν και να περιγραφούν χρησιμοποιώντας διαφορετικά βαθμωτές εξισώσεις μεταφοράς.
Ένα παράδειγμα ρεύματος μεταφοράς μπορεί να είναι αυτό που παράγεται με βραστό νερό σε μια κατσαρόλα. Μόλις προστεθούν μερικά μπιζέλια ή ένα κομμάτι χαρτί για την παρακολούθηση της τρέχουσας ροής, μπορείτε να δείτε πώς η πηγή θερμότητας στο εσωτερικό μέρος της τρύπας θερμαίνει το νερό και του δίνει ενέργεια, κάνοντας τα μόρια να κινούνται πιο γρήγορα. Όταν το υλικό εισάγεται σε χαμηλή θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την πυκνότητα του νερού. Καθώς το νερό κινείται προς την επιφάνεια αφήνει κάποια ενέργεια που διαφεύγει με τη μορφή ατμού. Η εξάτμιση ψύχει την επιφάνεια αρκετά ώστε ορισμένα μόρια να βυθιστούν πίσω στο κάτω μέρος του δοχείου.
Ένα άλλο παράδειγμα ρεύματος μεταφοράς θερμού αέρα είναι αυτό που συμβαίνει σε ένα σπίτι όταν ο αέρας ανεβαίνει μέσω της στέγης ή της σοφίτας ενός σπιτιού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ζεστός αέρας είναι λιγότερο πυκνός από τον κρύο αέρα, επομένως τείνει να ανεβαίνει. Όπως αναφέραμε και πριν, μπορούμε να το δούμε και με τον άνεμο. Το ηλιακό φως και η ακτινοβολία θερμαίνουν τον αέρα στην ατμόσφαιρα καθιέρωση διαφοράς θερμοκρασίας που κάνει τον αέρα να κινείται. Όσο πιο απότομη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ μιας περιοχής και της άλλης, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατάσταση του ανέμου. Αυτό συμβαίνει επειδή περισσότερος αέρας θα μετακινηθεί από την υψηλότερη ζώνη πίεσης στην κατώτερη ζώνη πίεσης.
