Защо през летните дни на плажа прохладния вятър духа от морето към брега,
а през нощта - от брега към морето? С кое физично явление ще обясним описания морски бриз?
1. Конвекция
Опит:
Да сложим на дъното на стъклена огнеупорна тенджера с вода кристали калиев перманганат
и да я загреем.
По оцветените струйки виждаме как затопленият слой вода
от дъното се издига нагоре. Нагрятата вода на дъното се разширява,
става по-лека и се издига нагоре. На нейно място надолу слиза по-тежката
студена вода.
При допир на студените с топлите слоеве молекулите на топлата вода отдават топлинна енергия
на молекулите на студената. Така чрез движението на водни слоеве с
различна температура става разпределение на топлината в целия обем на течността.
Защо пламъкът на свещ или на кибритена клечка и димът от комините се издигат нагоре? Защо
пердетата над горещия радиатор леко потрепват?
Опит:
Да поставим детска въртележка над светещ лампион или над горещ радиатор.
Тя започва да се върти, защото поради температурното си разширение
нагорещения въздух се издига нагоре.
На негово място идва студения по-тежък
въздух, който се нагрява и процесът се повтаря. Колкото по-нагрят е
въздухът от радиатора, толкова въртележката се движи по-бързо.
Пренасянето на топлина в резултат от движението на слоеве
течност или газ с различна температура се нарича конвекция.
Конвекция се наблюдава само когато топлите слоеве се намират под студените.
Приземният въздух, затоплен от земята, нагрята от Слънцето, се издига нагоре
и предизвиква вертикално движение на атмосферния въздух.
Движенето на огромни въздушни маси води до промяна на времето.
През летните дни на плажа прохладният вятър духа от морето.
Нагрятият от горещия пясък въздух се издига нагоре и на негово място идва
по-хладният - от морето 4
а .
През нощта пясъкът изстива по-бързо от водата.
Движението на по-хладния
въздух от земята към морето предизвиква нощния бриз 4
б .
Конвекцията се използва за здравословно приготвяне на храна.
В тенджера продуктите отгоре и отдолу се нагряват еднакво чрез
принудена конвекция, което води до скъсяване на срока за
тяхното
приготвяне.
2. Топлопроводност
Защо металната лъжичка в чаша с горещ чай, постепенно се загрява?
Опит:
Да закрепим за статив желязна пръчка, върху която са залепени
малки парченца парафин. Да нагреем свободния край на пръчката.
Виждаме как едно след друго парченцата парафин се стопяват.
Първо
се стопява парафинът, който е най-близо до нагрявания край на пръчката.
Това показва, че топлината от загретия край постепенно се предава към студения
край на пръчката.
Пренасянето на топлина от по-топлите към по-студените
части на едно тяло се нарича топлопроводност.
Градивните частици в по-топлите области на лъжичката в чая и на желязната
пръчка се движат по-бързо и като взаимодействат със съседните частици, им
предават част от своята топлинна енергия (топлина). Така топлината се пренася в цялото тяло.
Да потопим в чаша чай пластмасова и керамична лъжичка (или дървена).
Те не се загряват. Следователно пренасянето на топлина в различните
вещества протича различно. Така например всички метали са добри проводници
на топлина - особено медта, среброто и златото. За разлика от тях, дървото,
стъклото, пластмасата, керамичните материали, стиропорът провеждат
топлина много бавно. Течностите и газовете също имат малка топлопроводност.
3. Ковекцията и топлопроводността в живота
Конвекцията на водата и въздуха води до пренасянето на голямо количество топлина,
което предизвиква появата на
ветровете
, на топлите и студените течения в моретата и океаните, като например
течението Гълфстрийм.
Чрез конвекция вредните вещества и газовете бързо се разпространяват
и замърсяват околната среда.
Неподвижният въздух е лош проводник на топлина. Затова използваните
в живота топлоизолатори са всички материали, които в пори, шупли или влакна
задържат въздух, например тухли, стиропор, корк, стъклена вата, вълна, дори и сняг.
През мразовитите студени дни предпочитаме пухкави вълнени и кожени дрехи.
Те задържат повече въздух между влакната и около тялото на човека.