Konveksiyon akımları, malzeme içindeki sıcaklık veya yoğunluk farkından dolayı hareket eden akan bir sıvıdır. Bir katının içindeki parçacıklar sabit olduklarından, konveksiyon akımları sadece gazlarda ve sıvılarda meydana gelir. Sıcaklık farkı, enerjinin daha yüksek bir enerji bölgesinden daha düşük bir enerji bölgesine transferiyle sonuçlanır.
Konveksiyon bir ısı transfer işlemidir. Akımlar üretildiğinde, madde bir yerden başka bir yere taşınır. Yani bu aynı zamanda bir toplu aktarımdır. Doğal olarak meydana gelen konveksiyona, doğal konveksiyon veya serbest konveksiyon denir. Akışkan bir fan veya pompa kullanılarak dolaşıyorsa buna zorlanmış konveksiyon denir. Konveksiyon akımlarından oluşan bir hücreye yük hücresi veya Bénard hücresi denir.
Konveksiyon akımı neden oluşur?
Sıcaklık farkı moleküllerin hareket etmesine ve bir akım oluşturmasına neden olur. Gazlarda ve plazmalarda, atomlar ve moleküller daha düşük basınç bölgelerini doldurmak için hareket ettikçe, sıcaklık farkı da daha yüksek ve daha düşük yoğunluklu bölgelerin ortaya çıkmasına neden olur.
Kısaca sıcak sıvılar yükselirken soğuk sıvılar alçalır. Bir enerji kaynağı (güneş ışığı ve ısı gibi) olmadıkça, konveksiyon akımları sadece üniform bir sıcaklığa ulaşılana kadar devam eder. Bilim adamları, konveksiyonu sınıflandırmak ve anlamak için bir sıvıya etki eden kuvvetleri analiz eder. Bu yetkiler şunları içerebilir:
• yer çekimi
• Yüzey gerilimi
Odak farklılıkları
• Elektromanyetik alan
• Titreşimler
• Moleküller arasında bağ oluşumu
Termal akımlar, standart taşıma denklemleri, konveksiyon ve difüzyon denklemleri kullanılarak modellenebilir ve açıklanabilir.
Termal akımlara ve enerji ölçeklerine örnekler
• Tencerede kaynayan suda ısıl akımlar gözlenebilir. Mevcut akışı izlemek için yalnızca birkaç bezelye veya kağıt parçasının eklenmesi gerekir. Tavanın altındaki bir ısı kaynağı suyu ısıtır, ona daha fazla enerji verir ve moleküllerin daha hızlı hareket etmesine neden olur. Sıcaklık değişimi aynı zamanda suyun yoğunluğunu da etkiler. Su yüzeye çıktığında, bir kısmı buhar olarak kaçmaya yetecek kadar enerjiye sahiptir. Buharlaşma, bazı parçacıkların tavanın dibine batması için yüzeyi yeterince soğutur.
• Basit bir konveksiyon örneği, bir evin tavanına veya çatı katına doğru yükselen sıcak havadır. Sıcak hava yükselir, çünkü soğuk havadan daha az yoğundur.
• Rüzgar, konveksiyon akımına bir örnektir. Güneş ışığı veya yansıyan ışık ısı yayarak havanın hareket etmesine neden olan bir sıcaklık farkı yaratır. Gölgeli veya nemli alanlar daha soğuktur veya ısıyı emerek etkiyi artırır. Konveksiyon akımları, Dünya atmosferinin küresel dolaşımını yönlendiren şeyin bir parçasıdır.
Yanma, konveksiyon akımları oluşturur. Bunun istisnası, sıfır yerçekimli bir ortamda yanmanın kaldırma kuvvetinin olmamasıdır, bu nedenle sıcak gazlar doğal olarak yükselmez ve alevi beslemek için taze oksijen sağlamaz. Sıfır noktasında bulunan minimum konveksiyon, birçok alevin yanma ürünlerini boğmasına neden olur.
Atmosferik ve okyanus sirkülasyonu, sırasıyla hava ve suyun (hidrosfer) büyük ölçekli hareketidir. İki süreç birbiriyle uyum içinde çalışır. Havadaki ve denizdeki konveksiyon akımları hava durumuna neden olur.
• Yerdeki magma konveksiyon akımlarında hareket eder. Sıcak çekirdek, üzerindeki malzemeyi ısıtır ve soğuduğu kabuğa doğru yükselmesine neden olur. Isı, kaya üzerindeki yoğun basınçtan ve elementlerin doğal radyoaktif bozunmasından salınan enerjiden gelir. Magma yükselmeye devam edemez, bu nedenle yatay olarak hareket eder ve dibe batar.
• Baca etkisi veya baca etkisi, gazları bacalardan veya borulardan geçiren konveksiyon akımlarını tanımlar. Bir binanın içindeki ve dışındaki havanın kaldırma kuvveti, sıcaklık ve nemdeki farklılıklar nedeniyle her zaman farklıdır. Bir binanın veya yığının yüksekliğini artırmak, etkinin boyutunu artırır. Soğutma kulelerinin dayandığı prensip budur.
Konveksiyon akımları güneşte görünür. Güneşin fotosferinde görünen tanecikler, konvektif hücrelerin üst kısmıdır. Güneş ve diğer yıldızlar söz konusu olduğunda sıvı, sıvı veya gaz değil, plazmadır.
Termal akımlar nelerdir?
Konveksiyon akımları, su, hava veya erimiş kaya gibi bir sıvının kütle hareketiyle ısıyı bir yerden başka bir yere aktarır. Konveksiyon akımlarının ısı transfer işlevi, okyanus akıntılarını, atmosferik havayı ve dünyanın jeolojisini yönlendirir. Konveksiyon, birbiriyle doğrudan temas halinde olan malzemeler arasındaki ısı transferi olan iletimden farklıdır. Konveksiyon akımları, ısıyı dağıtmak için hava, su ve diğer malzemelerin sürekli döngüsel hareketine dayanır. Örneğin, sıcak hava yükselirken, daha soğuk hava tarafından ısıtılabildiği, kaldırılabildiği ve çekilebildiği için daha soğuk havayı çeker.
Konveksiyon nasıl çalışır?
Konveksiyon akımları, sıcak bir sıvının genleşmesi ve daha az yoğun hale gelmesi nedeniyle oluşur. Isı kaynağından daha az ısınan sıvı yükselir. Yükseldiğinde, soğutma sıvısını değiştirmek için aşağı çeker. Bu sıvı da ısınır, yükselir ve soğuk sıvıyı aşağı çeker. Bu döngü, yalnızca ısı sıvı boyunca eşit olarak dağıldığında duran bir dolaşım akımı oluşturur. Örneğin, sıcak bir radyatör çevresindeki havayı anında ısıtır. Hava tavana doğru yükselir ve tavandan soğuk havayı ısıtılmak üzere radyatöre çeker. Bu işlemde, odadaki hava eşit şekilde ısınana kadar işlem tekrarlanır.
okyanusta konveksiyon
Konveksiyon, Gulf Stream’i ve dünya okyanuslarının sularını dolaşan ve karıştıran diğer akıntıları yönlendirir. Soğuk kutup suları daha yüksek enlemlerden içeri çekilir ve okyanus tabanına batar, burada ekvatora doğru çekilirken ılık, daha hafif sular okyanus yüzeyine yükselir. Güneye çekilen daha soğuk suyun yerini almak için daha sıcak su kuzeye çekiliyor. Bu süreç, ısıyı ve çözünür besinleri dünya çapında dağıtır.
konveksiyon
Konveksiyon, Dünya atmosferindeki hava sirkülasyonunu yönlendirir. Güneş ekvatora yakın havayı ısıtır ve bu hava yoğunluğu azalır ve yükselir. Yükseldikçe etrafındaki havadan daha az soğur ve yoğunlaşır, yayılır ve ekvatora doğru düşer. Hadley hücreleri olarak bilinen bu sürekli hareket halindeki sıcak ve soğuk hava hücreleri, rüzgar dediğimiz havanın Dünya yüzeyinde dolaşmaya devam etmesini sağlar. Atmosferdeki konveksiyon akımları da bulutları havada tutan şeydir.
küresel konveksiyon
Jeologlar, Dünya’nın derinliklerindeki erimiş kayaların konveksiyon akımlarıyla dolaştığına inanıyor. Kaya yarı sıvı haldedir ve Dünya’nın çekirdeğinin ısısından daha sıcak ve daha az yoğun hale geldikten sonra mantonun altından yükselen herhangi bir sıvı gibi davranmalıdır. Kayalar yerkabuğunda ısı kaybettikçe nispeten daha soğuk ve yoğun hale gelirler ve tekrar çekirdeğe batarlar. Bu sürekli saçılan daha sıcak ve daha soğuk erimiş kaya hücrelerinin yüzeyin ısınmasına yardımcı olduğu düşünülüyor. Bazı jeologlar, Dünya’daki konveksiyon akımlarının volkanların, depremlerin ve kıtaların kaymasına katkıda bulunan bir neden olduğuna inanıyor.
kaynak:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatra.html
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/lesson_plans/Convection%20Currents.pdf
https://www. Reasontco.com/convection-currents-definition-and-examples-4107540
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın