Конвекционната клетка е система, при която течността се затопля, губи плътност и се принуждава в област с по-голяма плътност. Цикълът се повтаря и се формира модел на движение. Конвекционните клетки в земната атмосфера са отговорни за духането на вятъра и могат да бъдат намерени в различни други природни и създадени от човека явления.
Основи на конвекцията
Конвекцията, заедно с проводимостта и излъчването, е един от трите метода за пренос на топлина. Конвекцията се осъществява чрез действителното движение на материята. Това означава, че конвекцията може да се осъществи само в газове, течности и плазма, а не в твърдо вещество. Добър пример за конвекция е в балон с горещ въздух. Докато въздухът в балона се нагрява, молекулите, от които е съставен, се разпръскват. Това води до увеличаване на обема на въздуха, което води до намаляване на плътността. Плътната материя преминава в по-малко плътна материя винаги, когато има шанс. Топлият въздух в балона се изтласква нагоре от по-хладния въздух на заобикалящата атмосфера, като взима балона със себе си.
Естествена и принудителна конвекция
Естествената конвекция се осъществява, когато движението се дължи изцяло на разликите в плътността между топлата и студената материя. Принудителна конвекция се случва, когато друга сила, като вентилатор или помпа, допринася за движението.
Конвекционни клетки
За образуването на конвекционна клетка е необходим източник на топлина. Течността се затопля от източника на топлина и се изтласква. След това течността започва да губи топлина и неминуемо се охлажда. Тази по-хладна, по-плътна материя се принуждава обратно към първоначалния източник на топлина от потока на новозагрятата материя. Формира се система от движение, наречена конвекционна клетка. Течността ще продължи да се движи, докато има източник на топлина.
Конвекционни клетки в атмосферата
Конвекционните клетки се срещат в земната атмосфера както в малък, така и в голям мащаб. Морският бриз, например, може да бъде резултат от конвекционна клетка. Водата задържа топлината по-добре от сушата. Това означава, че когато слънцето изгрее, въздухът на сушата се затопля по-бързо от въздуха над водата. Над сушата се образува зона с ниска плътност. Въздухът с по-висока плътност от водата се стреми да я замести, създавайки океански бриз. През нощта се случва същото, но обратно. В по-голям мащаб въздухът се затопля от по-високите температури на екватора, издига се и се разпространява на север и на юг към полюсите, където се охлажда.
Други конвекционни клетки
Клетките за конвекция са отговорни за това, че макароните се надигат и потъват в тенджера с вряща вода. Една от силите, която допринася за изригването на лава от вулкан, е конвекцията. Клетките за конвекция дори могат да бъдат намерени на слънцето.