Definicja komórki konwekcyjnej

Komórka konwekcyjna to układ, w którym płyn jest podgrzewany, traci gęstość i jest wpychany w obszar o większej gęstości. Cykl się powtarza i formuje wzór ruchu. Komórki konwekcyjne w ziemskiej atmosferze są odpowiedzialne za wiejący wiatr i można je znaleźć w wielu innych zjawiskach naturalnych i wytworzonych przez człowieka.

Konwekcja, obok przewodzenia i promieniowania, jest jedną z trzech metod wymiany ciepła. Konwekcja odbywa się poprzez rzeczywisty ruch materii. Oznacza to, że konwekcja może mieć miejsce tylko w gazach, cieczach i plazmie, a nie w materii stałej. Dobrym przykładem konwekcji jest balon na ogrzane powietrze. Gdy powietrze w balonie jest podgrzewane, cząsteczki, z których się składa, rozchodzą się. Prowadzi to do zwiększenia objętości powietrza, co prowadzi do spadku gęstości. Gęsta materia przechodzi w mniej gęstą materię, gdy tylko ma szansę. Ciepłe powietrze w balonie jest wypychane w górę przez chłodniejsze powietrze otaczającej atmosfery, zabierając ze sobą balon.

Konwekcja naturalna ma miejsce, gdy ruch jest całkowicie spowodowany różnicami gęstości między materią ciepłą i zimną. Konwekcja wymuszona ma miejsce, gdy inna siła, taka jak wentylator lub pompa, bierze udział w ruchu.

Do utworzenia komórki konwekcyjnej potrzebne jest źródło ciepła. Płyn jest podgrzewany przez źródło ciepła i wypychany. Następnie płyn zaczyna tracić ciepło i nieuchronnie ochładza się. Ta chłodniejsza, gęstsza materia jest wypychana z powrotem w kierunku pierwotnego źródła ciepła przez przepływ nowo podgrzanej materii. Powstaje układ ruchu, zwany komórką konwekcyjną. Płyn będzie się poruszał tak długo, jak długo obecne jest źródło ciepła.

Komórki konwekcyjne występują w atmosferze ziemskiej zarówno w małej, jak i dużej skali. Na przykład morska bryza może być wynikiem działania komórki konwekcyjnej. Woda lepiej utrzymuje ciepło niż ziemia. Oznacza to, że gdy słońce wschodzi, powietrze na lądzie nagrzewa się szybciej niż powietrze nad wodą. Nad terenem tworzy się obszar o małej gęstości. Powietrze o większej gęstości z wody stara się go zastąpić, tworząc bryzę oceaniczną. W nocy dzieje się to samo, ale na odwrót. Na większą skalę powietrze jest ogrzewane przez wyższe temperatury na równiku, unosi się i rozprzestrzenia na północ i południe w kierunku biegunów, gdzie jest schładzane.

Komórki konwekcyjne są odpowiedzialne za wyrastanie i zatapianie makaronu w garnku z wrzącą wodą. Jedną z sił, które przyczyniają się do wybuchu lawy z wulkanu, jest konwekcja. Komórki konwekcyjne można znaleźć nawet na słońcu.