Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

2.9 Θερμότητα και ρεύματα μεταφοράς

Είδαμε ότι τα αέρια είναι μονωτές. Ωστόσο αν τοποθετήσουμε πάνω από τη φλόγα ενός κεριού ένα σπίρτο, το σπίρτο ανάβει. Με ποιο τρόπο μεταφέρεται θερμότητα από τη φλόγα στο σπίρτο;

Όταν μια ποσότητα υγρού ή αερίου θερμαίνεται, τότε διαστέλλεται. Οπότε η πυκνότητα της μειώνεται. Έτσι, κινείται προς τα πάνω και αντικαθίσταται από άλλη ψυχρότερη και πυκνότερη. Δημιουργούνται, λοιπόν, ρεύματα μεταφοράς. Με τέτοια ρεύματα μεταφοράς αέρα, που προκαλεί το θερμό σώμα της σόμπας ή το καλοριφέρ, ζεσταίνεται το δωμάτιο μας το χειμώνα. Αλλά και τα μακαρόνια βράζουν στη κατσαρόλα μας λόγω των ρευμάτων μεταφοράς του νερού, που δημιουργούνται καθώς αυτό συνεχώς θερμαίνεται (Εικ. 2.48). Στα υγρά και στα αέρια η θερμότητα διαδίδεται κυρίως με ρεύματα μεταφοράς.

Γνωρίζουμε ότι όταν η θερμότητα διαδίδεται με αγωγή, τα μόρια του υλικού δεν μετακινούνται από τη μια περιοχή στην άλλη. Αντιθέτως, όταν δημιουργούνται ρεύματα μεταφοράς, ύλη, δηλαδή μόρια, μετακινούνται από μία περιοχή που έχει υψηλή θερμοκρασία προς μια ψυχρότερη. Αυτό συνεχίζεται μέχρι όλο το υγρό ή το αέριο, να αποκτήσει την ίδια θερμοκρασία.

Η διάδοση της θερμότητας με μεταφορά είναι μια συνηθισμένη διαδικασία στη φύση τόσο σε φαινόμενα μικρής κλίμακας, όπως κατά το βρασμό του νερού, τη θέρμανση του δωματίου από το καλοριφέρ, την ψύξη των τροφίμων στο θάλαμο του ψυγείου ή τη θέρμανση του σώματος μας με τη ροή του αίματος, όσο και σε φαινόμενα μεγάλης κλίμακας. Τέτοια είναι η κυκλοφορία του αέρα στην ατμόσφαιρα, που προκαλεί τους ανέμους, και η μετακίνηση τεράστιων ποσοτήτων νερού στους ωκεανούς με τα θαλάσσια ρεύματα που ξεκινούν από τις θερμές τροπικές περιοχές. Αν εμποδίσουμε την κυκλοφορία του αέρα γύρω από ένα ζεστό αντικείμενο τότε σχεδόν μηδενίζεται η μεταφορά θερμότητας από αυτό, μέσω ρευμάτων μεταφοράς. Αυτό επιτυγχάνεται με την επένδυση, λόγου χάρη, των σωλήνων μεταφοράς ζεστού νερού με θερμομονωτικό υλικό, με τα μάλλινα ρούχα στο σώμα μας, με τα φτερά και τα πούπουλα στα πουλιά κ.τ.λ. Αυτά τα υλικά παγιδεύουν μέσα, σε μικρές κοιλότητες (πόρους),αέρα, αποτρέποντας τη δημιουργία ρευμάτων μεταφοράς. Για αυτό και τα μάλλινα ρούχα μας "ζεσταίνουν" το χειμώνα.

Εικόνα 2.48 Το νερό καθώς βράζει αναδεύεται. Θερμότητα μεταφέρεται με τη συνεχή μετακίνηση ζεστού νερού με ρεύματα μεταφοράς από το θερμό πυθμένα της κατσαρόλας προς την επιφάνεια. Πάνω από τη θερμή επιφάνεια του νερού οι θερμοί υδρατμοί δημιουργούν ρεύματα μεταφοράς αέρα