Τα ρεύματα μεταφοράς γίνονται εύκολα

Όταν ένα μέρος του υγρού ή αερίου θερμαίνεται, διαστέλλεται και γίνεται λιγότερο πυκνό. Το θερμότερο, λιγότερο πυκνό υγρό ανεβαίνει προς τα πάνω και το πιο ψυχρό υγρό πέφτει για να πάρει τη θέση του. Αυτός ο κύκλος ανόδου και πτώσης ενός υγρού ή αερίου ονομάζεται ρεύμα μεταφοράς .

Ρυθμίσαμε μια πολύ απλή επίδειξη ρεύματος μεταφοράς χρησιμοποιώντας ζεστό και κρύο νερό με χρωστικές τροφίμων για να δείξει την κίνηση του ζεστού νερού μέσα από το κρύο νερό.

Επίδειξη ρεύματος μεταφοράς

Θα χρειαστείτε

Ψηλό ποτήρι ή βάζο

Ένα μικρότερο ποτήρι ή φλιτζάνι

Ζεστό νερό

Κρύο νερό

Χρώμα τροφίμων

Οδηγίες

Γεμίστε το ψηλό ποτήρι ή το βάζο με κρύο νερό.

Γεμίστε το μικρότερο δοχείο με ζεστό (αλλά όχι βραστό νερό) και προσθέστε μερικές σταγόνες χρώματος τροφίμων.

Τοποθετήστε προσεκτικά το μικρό δοχείο μέσα στο δοχείο με το κρύο νερό.

Παρακολουθήστε τι συμβαίνει στο πιο ζεστό, χρωματιστό νερό.

Το ζεστό, χρωματιστό νερό ανεβαίνει προς τα πάνω και μαζεύεται στην κορυφή του κρύου νερού. Στη συνέχεια κρυώνει και βυθίζεται προς τα κάτω. Τελικά όλο το νερό θα έχει την ίδια θερμοκρασία.

Πώς λειτουργεί η μεταφορά;

Τα σωματίδια ζεστού νερού κινούνται πιο γρήγορα και απλώνονται. Ανεβαίνουν προς τα πάνω μέσω πιο πυκνού ψυχρότερου νερού που βυθίζεται στον πυθμένα όπου ζεσταίνεται. Τελικά όλο το υγρό έχει την ίδια θερμοκρασία.

Το ζεστό νερό ανεβαίνει καθώς όταν θερμαίνονται υγρά και αέρια διαστέλλονται. Αυτό σημαίνει ότι καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο, αλλά έχουν την ίδια μάζα και την πυκνότητα τους είναι λιγότερο από όταν είναι δροσερά. Ουσίες με χαμηλότερη πυκνότητα επιπλέουν σε ουσίες με υψηλότερες πυκνότητες.

Ζητήστε από έναν ενήλικα να σας βοηθήσει με αυτήν τη δραστηριότητα

Επιπλέον πρόκληση

Επαναλάβετε τη δραστηριότητα με κρύο νερό αντί για ζεστό και παρακολουθήστε τι συμβαίνει με το χρωματιστό νερό.

Μπορείτε να δείτε ότι το κρύο νερό δεν κινείται προς τα πάνω όπως το ζεστό νερό.

Πώς μεταφέρεται η θερμότητα;

Η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους. Αγωγή , συναγωγή και ακτινοβολία .

Διεξαγωγή

Αγωγή θερμότητας συμβαίνει όταν τα δονούμενα σωματίδια περνούν οποιαδήποτε επιπλέον δονητική ενέργεια σε κοντινά σωματίδια. Όσο περισσότερη ενέργεια έχουν τα σωματίδια, τόσο πιο ζεστό γίνεται το αντικείμενο. Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου μεταφοράς θερμότητας είναι όταν τα μεταλλικά τηγάνια θερμαίνονται σε μια εστία. Η θερμότητα ταξιδεύει μέσα από το τηγάνι. Εάν η λαβή του τηγανιού είναι επίσης μεταλλική, θα ζεσταθεί επίσης. Αυτός είναι ο λόγος που τα μεταλλικά τηγάνια έχουν συχνά πλαστικά ή ξύλινα καλύμματα στις λαβές τους. Το πλαστικό και το μέταλλο δεν είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας.

Συναγωγή

Συναγωγή θερμότητας είναι όταν θερμότερα μόρια ενός υγρού ή αερίου μετακινούνται από μια θερμότερη σε μια ψυχρότερη περιοχή παίρνοντας τη θερμότητα μαζί τους.

Το νερό που θερμαίνεται σε ένα τηγάνι είναι ένα παράδειγμα μεταφοράς. Αυτός είναι ο τύπος μεταφοράς θερμότητας που δείξαμε παραπάνω.

Ακτινοβολία

Ακτινοβολία θερμότητας είναι όταν η θερμότητα ακτινοβολείται στη γύρω περιοχή από τα κύματα θερμότητας. Τα σωματίδια δεν εμπλέκονται σε αυτό το είδος μεταφοράς θερμότητας.

Η θερμότητα από τον ήλιο που ταξιδεύει στο διάστημα είναι ένα παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία. Αυτός ο τύπος θερμότητας μεταφέρεται με κύματα.

Στο παράδειγμα της φωτιάς και του τηγανιού παραπάνω μπορούν να φανούν και τα τρία είδη μεταφοράς θερμότητας.

Η θερμότητα ταξιδεύει με ακτινοβολία από τη φωτιά του στρατοπέδου στο μεταλλικό τηγάνι. Η θερμότητα ταξιδεύει μέσα από το μέταλλο του τηγανιού μέσω αγωγιμότητας για να ζεστάνετε τα κάτω στρώματα νερού. Στη συνέχεια, το νερό θερμαίνεται με συναγωγή καθώς το λιγότερο πυκνό θερμότερο νερό ανεβαίνει μέσα από το ψυχρότερο νερό για να δημιουργήσει ένα ρεύμα μεταφοράς !

Θυμηθείτε – η θερμότητα μεταφέρεται μόνο εάν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας.

Επιστημονικές έννοιες

• Πυκνότητα
• Διεξαγωγή
• Συναγωγή
• Ακτινοβολία
• Μεταφορά θερμότητας