Hvordan Forklar Heat Transfer i en konveksjonscelle på jorden

Konveksjon er en av de tre mekanismer for varmeoverføring. Det er spesielt viktig i væsken klippe jordens mantel og i atmosfæren, hvor det spiller en viktig rolle i utformingen av været. Du setter konveksjon til å jobbe når du varmer vann på en ovn; konveksjon bidrar til å sikre at varmen spres mer jevnt over væsken. Heldigvis er dette viktig prosess ganske enkelt å forklare. Du trenger ikke rekvisitter, men en kort demonstrasjon alltid hjelper.

Bruksanvisning

1 Plasser begge isbit og stein i glass vann. Påpek til publikum at en av de to elementene flyter mens den andre vasker, selv om isbit veier mer og er større enn rock.

2 Forklar til publikum at tettheten er det som avgjør om et element flyter eller synker - dens tetthet sammenlignet med tettheten av omkringliggende væske. Steinen er mer tett enn vann, så det synker. Isen har mindre tetthet enn vannet, slik at det flyter.

3 Forklar at væske utvider seg når de er oppvarmet. Med væsker som vann, er denne utvidelsen vanligvis svært liten; med en gass, derimot, er det av betydning. I alle tilfelle, men når de er oppvarmet, både væsker og gasser blir mindre tett.

4 Spør publikum til å tenke på oppvarming av vann i en kjele. Vannet i nærheten av bunnen er absorberende all varmen, så det blir mindre tett, og vil begynne å stige, mens det kaldere tettere vann over det vil begynne å synke. Resultatet vil bli en sirkulær strøm, der varmt vann øker i enkelte områder, og kaldt vann synker i andre.

5 Tegn en kasserolle på en tavle eller tavle, og tegne piler som kjører i en sirkel inni den for å vise publikum strømningsretningen inne i kasserolle. Forklar at disse samme typer konveksjonsstrømmer foregår i jordas atmosfære, bare på en langt større skala.

6 Gi et par eksempler for å illustrere. En av de viktigste er atmosfærisk sirkulasjon celler. Jorden får mer sol på ekvator enn ved høyere eller lavere breddegrader, så stiger varm luft bærer varme nord og sør, mens synker kald luft strømmer tilbake mot ekvator. En annen "loop" skapt av ujevn oppvarming opererer mellom 30 og 60 grader Nord og Sør breddegrad, og en endelig par sløyfer opererer nær polene. Disse konveksjonscelle overføre varme på en gigantisk skala, og de er veldig viktige for strøm og værmønstre.

7 Tilby platetektonikk som et annet eksempel på konveksjonscelle i aksjon. Gigantiske konveksjonscelle i flytende stein av jordens mantel transporterer varme fra kjernen mot overflaten. Disse langsomme men ubønnhørlige strømninger presse på platene som danner jordskorpen, forårsaker bevegelse av platene som fører til fenomener som jordskjelv og havbunnsspredning. Som atmosfæriske sirkulasjonsceller, disse strømmene i mantelen er et annet eksempel på konveksjonscelle viktige for vårt daglige liv.