Wat zijn convectiestromen?

Convectiestromen brengen warmte van de ene plaats naar de andere door massabeweging van een vloeistof zoals water, lucht of gesmolten gesteente. De warmteoverdrachtsfunctie van convectiestromen drijft de oceaanstromingen van de aarde, het atmosferische weer en de geologie aan. Convectie is iets anders dan geleiding, wat een overdracht van warmte is tussen stoffen die in direct contact met elkaar staan.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Convectiestromen zijn afhankelijk van de constante cyclische beweging van lucht, water en andere stoffen om warmte te verdelen. Naarmate verwarmde lucht stijgt, trekt het bijvoorbeeld koelere lucht naar zijn plaats - waar het kan worden verwarmd, opstijgt en meer koele lucht kan aanzuigen.

Convectiestromen ontstaan ​​doordat een verwarmde vloeistof uitzet en minder dicht wordt. De minder dichte verwarmde vloeistof stijgt weg van de warmtebron. Als het stijgt, trekt het koelere vloeistof naar beneden om het te vervangen. Deze vloeistof wordt op zijn beurt verwarmd, stijgt en trekt meer koele vloeistof naar beneden. Deze cyclus brengt een cirkelvormige stroom tot stand die alleen stopt wanneer de warmte gelijkmatig door de vloeistof wordt verdeeld. Een hete radiator verwarmt bijvoorbeeld de lucht er direct omheen. De lucht stijgt naar het plafond en trekt koelere lucht van het plafond naar beneden in de te verwarmen radiator. Dit proces herhaalt zich totdat de lucht in de kamer gelijkmatig is verwarmd.

Convectie drijft de Golfstroom en andere stromingen aan die omslaan en de wateren in de oceanen van de wereld vermengen. Koud polair water wordt van hogere breedtegraden naar beneden getrokken en zinkt naar de oceaanbodem, naar de evenaar getrokken terwijl lichter, warmer water naar het oppervlak van de oceaan stijgt. Het warmere water wordt naar het noorden getrokken om het koude water dat naar het zuiden is getrokken te vervangen. Dit proces verdeelt warmte en oplosbare voedingsstoffen over de hele wereld.

Convectie drijft de luchtcirculatie in de atmosfeer van de aarde aan. De zon verwarmt de lucht nabij de evenaar van de aarde, die minder dicht wordt en naar boven stijgt. Naarmate het stijgt, koelt het af en wordt het minder dicht dan de lucht eromheen, verspreidt het zich en daalt het weer af naar de evenaar. Deze constant bewegende cellen van warme en koude lucht, bekend als Hadley-cellen, zorgen voor de voortdurende circulatie van lucht aan het aardoppervlak die we wind noemen. Atmosferische convectiestromen houden wolken ook omhoog.

Geologen geloven dat het gesmolten gesteente diep in de aarde circuleert door convectiestromen. Het gesteente bevindt zich in een halfvloeibare toestand en zou zich als elke andere vloeistof moeten gedragen, oprijzend uit de bodem van de mantel nadat het door de hitte van de aardkern heter en minder dicht is geworden. Naarmate het gesteente warmte verliest aan de aardkorst, wordt het relatief koeler en dichter en zakt het terug naar de kern. Men denkt dat deze constant circulerende cellen van heter en koeler gesmolten gesteente helpen het oppervlak te verwarmen. Sommige geologen geloven dat convectiestromen in de aarde een bijdragende oorzaak zijn van vulkanen, aardbevingen en continentale drift.