Definicija konvekcijske ćelije

Konvekcijska ćelija je sustav u kojem se tekućina zagrijava, gubi gustoću i prisiljava u područje veće gustoće. Ciklus se ponavlja i oblikuje se obrazac kretanja. Konvekcijske stanice u Zemljinoj atmosferi odgovorne su za puhanje vjetra i mogu se naći u raznim drugim prirodnim i umjetnim fenomenima.

Konvekcija je, zajedno s vođenjem i zračenjem, jedan od tri načina prijenosa topline. Konvekcija se odvija stvarnim kretanjem materije. To znači da se konvekcija može odvijati samo u plinovima, tekućinama i plazmi, a ne u čvrstoj tvari. Dobar primjer konvekcije je u balonu s vrućim zrakom. Kako se zrak u balonu zagrijava, molekule od kojih je sastavljen šire se. To dovodi do povećanja volumena zraka, što dovodi do smanjenja gustoće. Gusta tvar prelazi u manje gustu tvar kad god ima priliku. Topli zrak u balonu hladniji zrak okolne atmosfere potiskuje prema gore, noseći balon sa sobom.

Prirodna konvekcija odvija se kada je kretanje u potpunosti posljedica razlika u gustoći između tople i hladne tvari. Prisilna konvekcija događa se kada druga sila, poput ventilatora ili pumpe, pridonosi kretanju.

Izvor toplote potreban je za stvaranje konvekcijske ćelije. Tekućina se zagrijava od izvora topline i odbija. Tekućina tada počinje gubiti toplinu i neizbježno se hladi. Ova hladnija, gušća tvar prisiljava se natrag prema početnom izvoru topline protokom novozagrijane tvari. Oblikuje se sustav kretanja, koji se naziva konvekcijska ćelija. Tekućina će se kretati sve dok je prisutan izvor topline.

Konvekcijske stanice se javljaju u Zemljinoj atmosferi i na malim i na velikim razmjerima. Primjerice, morski vjetrić može biti rezultat konvekcijske ćelije. Voda bolje zadržava toplinu od kopna. To znači da kad se sunce izdiže, zrak na kopnu zagrijava se brže od zraka iznad vode. Nad kopnom se formira područje niske gustoće. Zrak veće gustoće iz vode nastoji je zamijeniti stvarajući oceanski povjetarac. Noću se isto događa, ali obrnuto. U većim razmjerima zrak se zagrijava višim temperaturama na ekvatoru, diže se i širi prema sjeveru i jugu prema polovima, gdje se hladi.

Konvekcijske stanice odgovorne su za stvaranje makarona koji se dižu i tonu u loncu s kipućom vodom. Jedna od sila koja doprinosi erupciji lave iz vulkana je konvekcija. Konvekcijske stanice mogu se naći čak i na suncu.