Συγκρίνετε τους τρόπους με τους οποίους η αγωγιμότητα και η μεταφορά της θερμότητας της ατμόσφαιρας;
Η αγωγιμότητα είναι ένας τρόπος μεταφοράς θερμότητας που συμβαίνει όταν δύο ουσίες ή μέρη της ίδιας ουσίας, σε διαφορετικές θερμοκρασίες έρχονται σε άμεση επαφή μεταξύ τους. Η ουσία υψηλότερης θερμοκρασίας μεταφέρει τη θερμική της ενέργεια στην ουσία χαμηλότερης θερμοκρασίας μέχρις ότου και οι δύο ουσίες φθάσουν στην ίδια θερμοκρασία. Σε μοριακό επίπεδο, η αγωγιμότητα συμβαίνει μέσω της μεταφοράς κινητικής ενέργειας από πιο ενεργειακά σωματίδια (στην ουσία υψηλότερης θερμοκρασίας) σε λιγότερο ενεργητικά σωματίδια (στην ουσία χαμηλότερης θερμοκρασίας).
Η αγωγιμότητα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη μεταφορά θερμότητας μέσα στα στερεά, όπου τα άτομα ή τα μόρια είναι στενά συσκευασμένα και μπορούν εύκολα να ανταλλάξουν θερμική ενέργεια. Τα μέταλλα είναι γενικά καλοί αγωγοί θερμότητας επειδή τα άτομα τους είναι σχετικά ελεύθερα να μετακινούνται και να μεταφέρουν θερμότητα. Αντίθετα, τα μη μέταλλα και τα αέρια είναι κακοί αγωγοί θερμότητας επειδή τα άτομα ή τα μόρια τους είναι πιο χαλαρά δεσμευμένα και έχουν λιγότερη ελευθερία να κινούνται.
Στην ατμόσφαιρα, η αγωγιμότητα περιορίζεται κυρίως στη μεταφορά θερμότητας μεταξύ της επιφάνειας της γης και των χαμηλότερων στρωμάτων αέρα σε άμεση επαφή με αυτήν. Καθώς ο ήλιος θερμαίνει την επιφάνεια της γης κατά τη διάρκεια της ημέρας, το έδαφος γίνεται θερμότερο από τον αέρα αμέσως πάνω από αυτό. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας δημιουργεί μια αγώγιμη ροή θερμότητας, όπου η θερμότητα από το έδαφος μεταφέρεται στον αέρα μέσω άμεσης επαφής. Ο αέρας κοντά στην επιφάνεια αυξάνεται στη συνέχεια λόγω της μειωμένης πυκνότητας του, με αποτέλεσμα τα ρεύματα μεταφοράς.
Μεταφορά θερμότητας μέσω μεταφοράς
Η μεταφορά είναι ένας τρόπος μεταφοράς θερμότητας που εμφανίζεται μέσω της κίνησης ενός θερμαινόμενου υγρού (υγρό ή αέριο). Όταν θερμαίνεται ένα υγρό, η πυκνότητα του μειώνεται, προκαλώντας την αύξηση του. Καθώς το λιγότερο πυκνό, θερμότερο υγρό αυξάνεται, αντικαθίσταται από πιο δροσερό, πυκνότερο υγρό από τις γύρω περιοχές. Αυτός ο συνεχής κύκλος θερμαινόμενου υγρού και ψυγείου υγρού βύθιση δημιουργεί ρεύματα μεταφοράς.
Στην ατμόσφαιρα, η μεταφορά είναι ο πρωταρχικός μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας από την επιφάνεια της γης στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Καθώς η επιφάνεια θερμαίνεται λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας, ο αέρας σε επαφή με αυτό απορροφά τη θερμότητα και γίνεται λιγότερο πυκνή. Αυτός ο ζεστός αέρας αυξάνεται, μεταφέροντας την απορροφημένη θερμότητα σε υψηλότερα υψόμετρα. Καθώς ο ζεστός αέρας αυξάνεται, επεκτείνεται και ψύχεται, προκαλώντας την αύξηση της πυκνότητας του. Ο ψυχρότερος αέρας κατεβαίνει στη συνέχεια, απελευθερώνοντας την αποθηκευμένη θερμότητα στο περιβάλλον.
Η συνεχής κυκλοφορία του ζεστού αέρα που αυξάνεται και ο δροσερός αέρας, δημιουργεί ρεύματα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα, τα οποία διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διανομή θερμότητας πιο ομοιόμορφα και ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία της Γης. Τα ρεύματα μεταφοράς συμβάλλουν επίσης στο σχηματισμό σύννεφων, βροχοπτώσεων και άλλων ατμοσφαιρικών φαινομένων.
Σύγκριση της αγωγής και της μεταφοράς
Ενώ τόσο η αγωγιμότητα όσο και η μεταφορά περιλαμβάνουν τη μεταφορά θερμότητας, διαφέρουν στους μηχανισμούς τους και στα μέσα μέσω των οποίων συμβαίνουν. Η αγωγιμότητα βασίζεται σε άμεση φυσική επαφή μεταξύ δύο ουσιών, ενώ η μεταφορά περιλαμβάνει την κίνηση ενός θερμαινόμενου υγρού. Η αγωγιμότητα είναι πιο αποτελεσματική στη μεταφορά θερμότητας εντός των στερεών, ενώ η μεταφορά είναι πιο αποτελεσματική στη μεταφορά θερμότητας εντός υγρών (υγρά και αέρια).
Στην ατμόσφαιρα, η αγωγιμότητα διαδραματίζει ένα μικρό ρόλο στη μεταφορά θερμότητας, κυρίως κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η μεταφορά, από την άλλη πλευρά, είναι ο κυρίαρχος τρόπος μεταφοράς θερμότητας στην ατμόσφαιρα, υπεύθυνη για την κυκλοφορία του ζεστού αέρα και του δροσερού αέρα, των φαινομένων του καιρού και της συνολικής ρύθμισης της θερμοκρασίας της Γης.
