Konvektiokenno on järjestelmä, jossa neste lämmitetään, menettää tiheyden ja pakotetaan tiheämmälle alueelle. Sykli toistuu ja liikkumiskuvio muodostuu. Maapallon ilmakehän konvektiosolut ovat vastuussa tuulen puhaltamisesta, ja niitä löytyy monista muista luonnonilmiöistä ja ihmisen aiheuttamista ilmiöistä.
Konvektio perusteet
Konvektio yhdessä johtamisen ja säteilyn kanssa on yksi kolmesta lämmönsiirtomenetelmästä. Konvektio tapahtuu aineen todellisen liikkeen kautta. Tämä tarkoittaa, että konvektio voi tapahtua vain kaasuissa, nesteissä ja plasmassa - ei kiinteässä aineessa. Hyvä esimerkki konvektiosta on kuumailmapallo. Kun ilmapallossa oleva ilma kuumenee, molekyylit, joista se koostuu, leviävät. Tämä johtaa ilman tilavuuden kasvuun, mikä johtaa tiheyden vähenemiseen. Tiheä aine siirtyy vähemmän tiheään aineeseen aina, kun sillä on mahdollisuus. Ilmapallon lämmin ilma työntyy ylöspäin ympäröivän ilmapiirin viileämmän ilman mukana ottamalla ilmapallo mukanaan.
Luonnollinen ja pakotettu konvektio
Luonnollinen konvektio tapahtuu, kun liike johtuu kokonaan lämpimän ja kylmän aineen tiheyseroista. Pakotettu konvektio tapahtuu, kun toinen voima, kuten tuuletin tai pumppu, vaikuttaa liikkeeseen.
Konvektiosolut
Lämmönlähde tarvitaan konvektiokennon muodostamiseksi. Lämmönlähde lämmittää nestettä ja työntyy pois. Neste alkaa sitten menettää lämpöä ja väistämättä jäähtyy. Tämä viileämpi, tiheämpi aine pakotetaan takaisin kohti alkuperäistä lämmönlähdettä vasta lämmitetyn aineen virtauksella. Liikesysteemi, jota kutsutaan konvektiosoluksi. Neste jatkaa liikkumistaan niin kauan kuin lämmönlähdettä on läsnä.
Konvektiosolut ilmakehässä
Konvektiosoluja esiintyy maapallon ilmakehässä sekä pienessä että suuressa mittakaavassa. Esimerkiksi merituuli voi olla tulos konvektiosolusta. Vesi pitää lämpöä paremmin kuin maa. Tämä tarkoittaa, että kun aurinko nousee, maalla oleva ilma lämpenee nopeammin kuin veden yläpuolella oleva ilma. Maan yli muodostuu pieni tiheysalue. Veden tiheämpi ilma pyrkii korvaamaan sen, mikä luo merituulen. Yöllä tapahtuu sama asia, mutta päinvastoin. Laajemmassa mittakaavassa ilma lämpenee päiväntasaajan korkeammissa lämpötiloissa, nousee ja leviää pohjoiseen ja etelään napoja kohti, missä se jäähdytetään.
Muut konvektiosolut
Konvektiosolut ovat vastuussa siitä, että makaronit nousevat ja uppoavat kiehuvaan vesipannuun. Yksi voimista, jotka myötävaikuttavat tulivuoren purkautumiseen laavaan, on konvektio. Konvektiosoluja löytyy jopa auringolta.