KONSEPT
Konveksjon er navnet for et middel til å overføre varme, som skiller seg fra ledelse og stråling. Det er også et begrep som beskriver prosesser som påvirker atmosfæren, vannet og jorden. I atmosfæren, varm luft stiger på konveksjon strøm, sirkulerer og skape skyer og vind. Likeledes, konvektorer i hydrosphere sirkulerer vann, og hold temperaturen graderinger av verdenshavene stabil., Begrepet konveksjon vanligvis refererer til bevegelse av væsker, noe som betyr væsker og gasser, men i geofag, konvektorer også kan brukes til å beskrive prosesser som skjer i jorden. Denne geologiske konveksjon, som det er kjent, stasjoner platen bevegelse som er en av de viktigste aspektene av platetektonikk.
HVORDAN DET FUNGERER
Introduksjon til Konveksjon
Noen begreper og fenomener tvers av faggrenser innen geofag, et eksempel på dette er den fysiske prosessen av konveksjon., Det er av lik betydning for forskere som arbeider i den geologiske, atmosfærisk, og hydrologic sciences, eller realms av studiet er opptatt med geosphere, atmosfære, og hydrosphere, henholdsvis. Den eneste større del av jorden systemet ikke direkte berørt ved konveksjon er biosfæren, men gitt den høye graden av sammenhengen mellom ulike delsystemer, konvektorer indirekte påvirker biosphere i luften, vannet og jorden.,
Konveksjon kan defineres som vertikal sirkulasjon som resultat av forskjeller i tetthet til slutt forårsaket av forskjeller i temperatur, og det innebærer overføring av varme gjennom bevegelse av varm væske fra ett sted til et annet. I naturvitenskapene, begrepet væske refererer til en hvilken som helst substans som flyter og har derfor ingen bestemt form. Dette betyr vanligvis at væsker og gasser, men i earth sciences det kan se selv for å bremse flytende faste stoffer., Over store strekninger av gangen studert av jorden forskere, netto flyt av tørrstoff i visse tilfeller (for eksempel, is i breene) kan være betydelig.
Konveksjon og Varme
Som angitt i foregående avsnitt, konvektorer er nært beslektet med varme og temperatur, og indirekte er knyttet til et annet fenomen, termisk energi. Hva folk vanligvis kaller varme er faktisk termisk energi, eller kinetisk energi (energien forbundet med bevegelse) produsert av molekyler i bevegelse i forhold til hverandre.,
Varme, i dets vitenskapelige betydning, er intern termisk energi som strømmer fra en kropp av saken til en annen eller fra et system på en høyere temperatur til et system på en lavere temperatur. Temperatur dermed kan defineres som et mål på den gjennomsnittlige molekylær kinetiske energien til et system. Temperatur også styrer retning av indre energi flyt mellom to systemer. To systemene ved samme temperatur er sagt å være i en tilstand av termisk likevekt; når dette skjer, det er ingen utveksling av varme, og derfor varme eksisterer bare i overføring mellom to systemer.,
Det er ingen slike ting som kalde, bare fravær av varme. Hvis varmen eksisterer bare i transitt mellom systemene, og det følger av dette at ledelse av varmestrøm må alltid være fra et system på en høyere temperatur til et system på en lavere temperatur.(Dette faktum er nedfelt i termodynamikkens andre lov, som er diskutert, sammen med andre emner som er nevnt her, i Energi og Jord.) Varme overføring skjer gjennom tre virkemidler: ledning, konveksjon og stråling.
LEDNINGSFORSTYRRELSER OG STRÅLING.,
Ledelse innebærer påfølgende molekylær kollisjoner og overføring av varme mellom to legemer i kontakt. Det skjer vanligvis i en solid. Konveksjon krever bevegelse av væske fra ett sted til et annet, og, som vi har bemerket, det kan ta sted i en væske, gass eller en nær solid som oppfører seg som en sakte strømmende væske. Til slutt, stråling innebærer elektromagnetiske bølger og krever ingen fysisk medium, som for eksempel vann eller luft, for overføringen.
Hvis du sett den ene enden av en metall stang i en brann, og trykk deretter på «kult» til slutt noen få minutter senere, vil du finne at det ikke lenger kult., Dette er et eksempel til oppvarming av ledningsforstyrrelser, der kinetiske energien er gått fra molekyl til molekyl på samme måte som en hemmelig er gått fra én person til en annen langs en linje av mennesker som står skulder til skulder. Akkurat som den opprinnelige formuleringen av den hemmelige blir ødelagt, noen kinetisk energi er uunngåelig tapt i serien av overføringer, noe som er grunnen til enden av stangen utenfor brann er fortsatt mye kulere enn den som sitter i flammene.
Som for stråling, det skiller seg fra ledning og konveksjon i kraft av det faktum at det krever ingen medium for overføring., Dette forklarer hvorfor plass er kaldt ennå Solens stråler varme Jord: – stråler er en form for elektromagnetisk energi, og de reiser ved hjelp av stråling gjennom rommet. Plass, selvfølgelig, er det nærmest totale fravær av et medium, men ved å skrive inn jordas atmosfære, varmen fra elektromagnetiske stråler er overført til ulike medier i atmosfæren, hydrosphere, geosphere, og biosphere. At varme så er overført ved hjelp av konveksjon og ledelse.
varmeoverføring GJENNOM KONVEKSJON.
Som ledningsforstyrrelser og i motsetning til stråling, konveksjon krever et medium., Imidlertid, i conduction varmen overføres fra ett molekyl til et annet, mens i konveksjon oppvarmet væske i seg selv er faktisk beveger seg. Som det gjør, det fjerner eller fortrenger kald luft på sin vei. Flyten av oppvarmet væske i denne situasjonen kalles en konveksjon gjeldende.
Konveksjon er av to typer: naturlig og tvang. Oppvarmet luft som stiger, er et eksempel på naturlig konveksjon. Varm luft har lavere tetthet enn det som er kjøligere luft i atmosfæren over det, og derfor er oppe, som det stiger, men det mister energi og kjøler., Dette avkjølte luften, nå er tyngre enn luften rundt det, synker igjen, og skaper et gjentakende syklus som genererer vind.
Tvungen konveksjon skjer når en pumpe eller en annen mekanisme flytter oppvarmet væske. Eksempler på tvang-konveksjon apparatuses inkluderer noen typer ovner og selv kjøleskap eller klimaanlegg. Som nevnt tidligere, er det mulig å overføre varme fra et høy-temperatur reservoaret til en lav-temperatur-en, og dermed disse kjøling maskiner virker ved å fjerne varm luft., Kjøleskapet trekker varme fra lommen og utviser det til det omkringliggende rommet, mens en air conditioner trekker varme fra et rom eller en bygning, og frigjør det til utsiden.
Tvungen konveksjon ikke nødvendigvis innebære menneskeskapte maskiner: det menneskelige hjerte er en pumpe, og blodet bærer overflødig varme generert av kroppen til huden. Varmen går gjennom huden ved hjelp av ledningsforstyrrelser, og på overflaten av huden er fjernet fra kroppen i en rekke måter, først og fremst ved kjøling fordamping av svette.,
REAL-LIFE PROGRAMMER
Konvektiv Celler
En viktig mekanisme av konveksjon, enten i luft, vann, eller til og med jorden, er konvektiv celle, noen ganger kjent som konveksjon celle. Sistnevnte kan være definert som sirkulært mønster skapt av den oppvoksende av varme væsken og senkingen av nedkjølt væske. Konvektiv celler kan være bare et par millimeter over, eller de kan være større enn Jorden selv.
Disse cellene kan bli observert på en rekke skalaer. Inne i en bolle med suppe, oppvarmet væske stiger, og avkjølte væsken synker., Disse prosessene er vanligvis vanskelig å se med mindre retten i spørsmål som skjer for å være en for eksempel Japansk miso suppe. I dette tilfellet, biter av soyabønner lim inn, eller miso, kan observeres som de stiger når det blir varmet opp og så falle ned i interiøret for å bli varmet opp igjen.
På en langt større skala, konvektiv celler er til stede i Solen. Disse store celler vises på Solens overflate som en kornete mønster dannet av thevariations i temperatur mellom deler av cellen., De lyse flekker er toppen av stigende konveksjon strøm, mens de mørke områdene er nedkjølt gass på vei til solar interiør, der det vil være oppvarmet og stiger igjen.
En cumulonimbussky, eller «thunderhead,» er en spesielt dramatisk eksempel på en konveksjon celle. Disse er noen av de mest slående skyformasjoner en gang ser, og for denne grunn direktør Akira Kurosawa brukt scener ofrolling thunderheads for å legge til en stemningsfull kvalitet (bokstavelig talt) til hans 1985 episke Løp., I løpet av bare et par minutter, disse vertikale tårn av cloud form som varm, fuktig luft stiger opp, deretter avkjøles og synker. Resultatet er en sky som ser ut til å legemliggjøre både strøm og rastløshet, derav Kurosawa bruk av cumulonimbusskyer i en scene som tar sted på slutten av en kamp.
EN havbris.
Konvektiv celler, sammen med konveksjon strømninger, være med på å forklare hvorfor det er vanligvis en lek på stranden. På sjøsiden, selvfølgelig, det er et land overflate og vann overflaten, både utsatt for Solens lys., Under en slik eksponering, temperaturen over land stiger raskere enn vann. Årsaken er at vannet har en usedvanlig høy spesifikk varmekapasitet, det vil si den mengden med varme som må legges til eller fjernes fra en enhet av masse for et gitt stoff til å endre sin temperatur ved 33.8°F (1°C). Dermed en innsjø, bekk, eller havet er alltid et godt sted å kjøle seg ned på en varm sommer dag.
landet, deretter har en tendens til å varme opp raskere, som gjør luften over det., Dette oppvarmede luften stiger i et konveksjon gjeldende, men som det stiger og dermed overvinner tyngdekraften, den bruker energi, og derfor begynner å kjøle seg ned. Den avkjølte luften så synker. Og slik fortsetter det, med den oppvarmede luften stiger og kjøling luft synker, og danner en konvektiv celle som stadig sirkulerer luften, og skaper en lek.
KONVEKTIV CELLER UNDER VÅRE FØTTER.,
Konvektiv cellene også kan finnes i jorden, der de forårsaker platene (bevegelige segmenter) av lithosphere—øvre lag av Jordens indre, inkludert jordskorpen og den skjøre delen på toppen av mantelen—å skifte. De blir derfor spille en rolle i platetektonikk, en av de viktigste deler av studiet i earth sciences. Platetektonikk forklarer en rekke fenomener, alt fra kontinentaldrift til jordskjelv og vulkaner. (Se platetektonikk for mye mer om dette emnet.,)
Mens Solen er elektromagnetisk energi, som er kilden til varme bak atmosfæriske konveksjon, den energi som driver geologiske konveksjon er geotermisk, som stiger opp fra Jordens kjerne som følge av radioaktiv nedbrytning. (Se Energi og Jord.) Den konvektiv celler dannes i asthenosphere, en region med svært høyt trykk i en dybde på ca 60-215 mi. (ca 100-350 km), der steiner er deformert av enorme påkjenninger.,
I asthenosphere, oppvarmet materiale stiger opp i en konveksjon gjeldende før den treffer bunnen av lithosphere (øvre lag av Jordens indre, som består av jordskorpen og den øvre delen av mantelen), utover det som det ikke kan stige. Det er derfor det begynner å flytte sideveis eller horisontalt, og som det gjør det, det drar del av lithosphere. På samme tid, dette oppvarmede materialet presser unna kjøligere, tettere materiale i sin vei. Kjøligere materiale synker lavere i mantelen (den tykke, tette lag av stein, ca 1,429 mi., tykk, mellom jordskorpen og kjernen) til den varmer igjen og til slutt stiger opp, og dermed spre syklus.
Innsynkning: Været er fint og Stygt
Som med konvektiv celler, innsynkning kan oppstå i atmosfæren eller geosphere. Begrepet innsynkning kan enten referer til prosessen med avtagende, på den delen av luft eller solid jorden, eller, i tilfelle av jorden, til noe som resulterer i dannelse. Det er derfor definert ulike måter som den nedadgående bevegelse av luft, senkingen av bakken, eller i en grop i jorden., I den foreliggende sammenheng vil vi diskutere atmosfæriske innsynkning, som er nærmere i slekt å konveksjon. (For mer om geologicsubsidence, se oppføringene Geomorfologi og Masse å kaste Bort.)
I atmosfæren, innsynkning resultater fra en forstyrrelse i den normale flyten oppover konveksjon strømninger. Disse strømmene kan handle for å sette opp en konvektiv celle, som vi har sett, noe som resulterer i flyten av lek. Vanndampen i luften kondensere som den kjøler, endre tilstand til en væske og danner skyer., Konveksjon kan opprette et område med lavt trykk, ledsaget av konvergerende vind, nær Jordens overflate, et fenomen som er kjent som en syklon. På den annen side, hvis innsynkning forekommer, er det resulterer i etablering av en høytrykks-området er kjent som en anticyclone.
Air pakker fortsette å stige i konvektiv strømmer til tettheten av deres øvre delen er lik som for den omkringliggende atmosfæren, på hvilket tidspunkt kolonne av luft stabilisert., På den annen side, innsynkning kan oppstå hvis luften i en høyde av flere tusen meter blir tettere enn den omkringliggende luften, uten nødvendigvis å være kjøligere eller moister. Faktisk, denne luften er veldig tørr, og det kan være varm eller kald. Dens tetthet deretter gjør det synke, og, som det gjør, det compressesthe luft rundt det. Resultatet er høyt trykk ved overflaten og divergerende vind rett over overflaten.
form av atmosfærisk innsynkning beskrevet her gir hyggelige resultater, forklarer hvorfor høytrykk vanligvis er forbundet med været., På den annen side, hvis den avtagende luft legger seg på en kjøligere lå i luften, det skaper det som er kjent som en innsynkning inversjon, og resultatene er mye mindre gunstige. I denne situasjonen kan en varme luftlaget blir fanget mellom kjøligere lagene over og under det, i en høyde av flere hundre eller flere tusen meter. Dette betyr at luftforurensning er fanget som godt, og skaper en potensiell helsefare. Innsynkning inversjon oppstår oftest i langt nord i løpet av vinteren og i det østlige Usa i løpet av sensommeren.,
Når en Ikke-Væske som Fungerer Som en Væske
Opp til dette punktet har vi talt først og fremst av konveksjon i atmosfæren og geosphere, men det er av betydning også i havene. Den miso suppe eksempel gitt tidligere illustrerer bevegelse av væske, og dermed av partikler, som kan oppstå når en konvektiv celle er satt opp i en væske.
på samme måte, i havet konveksjon—drevet både av varme fra overflaten og, til en større grad av geotermisk energi på bunnen—holder vannet i konstant sirkulasjon., Oceanic konveksjon resultater i overføringen av varme gjennom dypet og holder havet stabilt stratifisert. Med andre ord, lag, eller lag, som svarer til ulike temperatur nivåer holdes stabil og ikke vilt variere.
havområder passe de mest vanlige, hverdagslige definisjon av væske, men som nevnt i begynnelsen av denne artikkelen, en væske kan være noe som flyter—inkludert en gass-eller, i spesielle tilfeller, et solid. Solid steiner eller solid is, i form av isbreer, kan være laget for å flyte hvis materialet er deformert tilstrekkelig., Dette skjer for eksempel når vekten av en isbre deforms is på bunnen, og dermed forårsaker breen som en helhet, for å flytte. Likeledes, geotermisk energi kan varme rock og føre den til strømmen, sette i gang den konvektiv prosessen av platetektonikk, som er beskrevet tidligere, som bokstavelig talt flytter jorden.
DER for Å LÆRE MER
lærerveiledningen til Konveksjon (nettsted). <http://www.solarviews.com/eng/edu/convect.htm>.
Eriksen, Jon. Platetektonikk: Unraveling the Mysteries of the Earth. New York: Fakta på Filen, 1992.
Hess, Harry., «History of Ocean Bassenger» (nettsted). <http://www-geology.ucdavis.edu/~GEL102/hess/jesse.htm>.
Jones, Helen. Åpne Havet Dyp Konveksjon: A Field Guide (nettsted). <http://puddle.mit.edu/~helen/oodc.html>.
Ocean Oasis Teacher ‘ s Guide Aktivitet 4 (nettsted). <http://www.oceanoasis.org/teachersguide/activity4.html>.
Santrey, Laurence, og Lloyd Birmingham. Varme. Mahwah, NJ: Troll Tilknyttede selskaper, 1985.
Målscorer, R. S., og Arjen Verkaik. Romslige Himmel. Newton Abbot, England: David og Charles, 1989.
Sigurdsson, Haraldur., Smelte Jorden: idéhistorie på Vulkanutbrudd. New York: Oxford University Press, 1999.
Smith, David G. Cambridge Encyclopedia of Earth Sciences. New York: Cambridge University Press, 1981.
– TASTEN VILKÅR
ASTHENOSPHERE:
En region med svært høyt trykk underliggende lithosphere, der steiner er deformert av enorme påkjenninger. Den asthenosphere liesat en dybde på ca 60-215 mi. (about100-350 km).
ATMOSFÆRE:
generelt, en atmosfære som er et teppe av gasser som omgir en planet., Med mindre annet er identifisert, men begrepet refererer til atmosfæren på Jorden, som består av nitrogen (78%), oksygen (21%), argon (0.93%), og andre stoffer som inneholder vanndamp, karbondioksid, ozon, og edle gasser som neon, som sammen utgjør 0.07%.
BIOSPHERE:
En kombinasjon av alle levende ting på Jorden—planter, dyr, fugler, marine liv, insekter, virus, encellede organismer, og så videre—så vel som alle tidligere levende ting som ennå ikke har blitt brutt ned.
CONDUCTION:
overføring av varme ved etterfølgende molekylær kollisjoner., Ledelse er det viktigste middel til å overføre varme i faste stoffer, særlig metaller.
KONVEKSJON:
Vertikal sirkulasjon som resultat av forskjeller i tetthet til slutt forårsaket av forskjeller intemperature. Konveksjon innebærer overføring av varme gjennom bevegelse av varm væske fra ett sted til et annet og er av to typer, naturlig og tvang. (Se naturlig konveksjon, tvungen konveksjon. )
KONVEKSJON GJELDENDE:
flyten av materiale som er oppvarmet ved hjelp av konveksjon.,
KONVEKTIV MOBIL:
sirkulært mønster skapt av den oppvoksende av varme væsken og senkingen av nedkjølt væske. Dette er noen ganger kalt en konveksjon celle.
CORE:
midten av Jorden, et område som utgjør ca 16% av jordens volum og 32% av sin masse. Laget hovedsakelig av jern og en annen, lysere element (eventuelt svovel), den er delt mellom en fast indre kjerne med en radius på ca 760 mi.(1,220 km) og en flytende ytre kjerne about1,750 mi. (2,820 km) tykk.,
SKORPE:
Den øverste divisjonen på jorden, som representerer mindre enn 1% av sitt volum og i varierende dybde fra 3 til 37 mi. (5 til 60 km). Under jordskorpen er mantelen.
VÆSKE:
I naturvitenskap, begrepet væske refererer til en hvilken som helst substans som flyter og har derfor ingen bestemt form. Væsker kan være både væsker og gasser. I geofag, noen ganger stoffer som ser ut til å være solid (for eksempel, is i breene) er, faktisk, flyter sakte.,
TVUNGEN KONVEKSJON:
Konveksjon at resultatene fra virkningen av en pumpe eller en annen mekanisme (enten de er menneskeskapte eller naturlige), regi oppvarmet væske mot et bestemt mål.
GEOSPHERE:
Den øvre delen av Jordens kontinental skorpe, eller som del av jorden som mennesket lever i og som gir dem med de fleste av sine mat-og naturressurser.
VARME:
Intern termisk energi som strømmer fra en kropp av saken til en annen.,
HYDROSPHERE:
Den helhet av Jordens vann, unntatt vanndamp i atmosfæren, men inkludert alle hav, innsjøer, elver, grunnvann, snø og is.
KINETISK ENERGI:
Den energien som et objekt besitter i kraft av sin bevegelse.
LITHOSPHERE:
øvre lag av Jordens indre, inkludert jordskorpen og den skjøre delen på toppen av mantelen.
MANTELEN:
Den tette lag av stein, ca 1,429 mi. (For 2300 km) tykk, mellom jordskorpen og kjernen.,
NATURLIG KONVEKSJON:
Konveksjon at resultatene fra oppdrift av oppvarmet væske, noe som får den til å stige.
platetektonikk:
navnet både en teori og en spesialisering av tektonikk. Som en studieretning, platetektonikk avtaler med de store funksjonene i litho-sfæren og de kreftene som former dem. Som atheory, det forklarer prosessene som har formet Jorden i form av plater og deres bevegelse.
PLATER:
Stor, bevegelig deler av lithosphere.,
STRÅLING:
overføring av energi ved hjelp av elektromagnetiske bølger, som krever ingen fysisk medium (for eksempel vann eller luft) for overføring. Jorden mottar Solens energi via elektromagnetiske spekteret ved hjelp av stråling.
INNSYNKNING:
Et begrep som refererer til prosessen med avtagende, på den delen av luft eller solid Jorden, eller, i tilfelle av Jorden, til noe som resulterer i dannelse. Innsynkning dermed defineres blant annet som den nedadgående bevegelse av luft, senkingen av bakken, eller en depresjon i jordskorpen.,
SYSTEM:
et sett av interaksjoner som kan bli beskikket mentalt fra resten av universet for det formål å studere, observasjon og måling.
TEKTONIKK:
studier av tectonism, inkludert dens årsaker og virkninger, særlig fjell bygning.
TECTONISM:
deformasjonen av lithosphere.
TEMPERATUR:
retning av indre energi flyt mellom to systemer når varmen blir overført. Temperaturen måler den gjennomsnittlige molekylær kinetisk energi i transitt mellom disse systemene.,
TERMISK ENERGI:
Varme energi, en form av kinetisk energi produsert ved bevegelse av atomiske partikler eller molekyler i forhold til hverandre. Jo større den relative bevegelsen av disse partiklene er, desto større termisk energi.
