همرفت

شاید بارها برایتان اتفاق افتاده باشد كه در یك روز بسیار سرد زمستان وقتی به خانه می‏رسید سریع بخاری را روشن كرده و از كنار بخاری تكان نمی‏خورید.

ولی بعد از مدتی به راحتی می‏توانید به جاهای مختلف خانه (اتاق) بروید و اصلاً احساس سرما نكنید. به عبارتی بعد از مدتی بخاری كل خانه (اتاق) را گرم كرده است.

این كار چگونه صورت گرفته است؟ جهت حركت هوا در اطراف بخاری خانگی (گرمكن) چگونه است؟

یا مواد غذایی داخل یخچال بر اثر چه پدیده‌ای سرد می‌شوند؟ جهت حركت هوا در فضای داخل یخچال چگونه است؟

مطابق شكل زیر به دو سر یك شلنگ شفاف یك سه راهی وصل كنید. شلنگ را پر از آب كنید و مقداری پرمنگنات از قسمت باز سه راهی وارد كنید.

حال یك شمع روشن را در زیر قسمت سمت راست شلنگ (مطابق شكل) قرار دهید و حركت پرمنگنات را بررسی كنید؟ حال شمع را زیر قسمت سمت چپ شلنگ قرار دهید، چه اتفاقی می‏افتد؟

برای پاسخ به سؤال بالا و بررسی آزمایش، توجّه شما را به مشاهده این فیلم جلب می‏كنیم.

برای دیدن فیلم کلیک کنید.

در تصویر زیر مقداری پرمنگنات در آب ریخته شده است. وقتی شعله در زیر ظرف گرفته می‌شود پرمنگنات چگونه در آب حل می‌شود؟ مسیر پرمنگنات نشان دهنده چیست؟

بنابراین همان طور كه در عكس رو به‌ رو می‏بینید، می‏توان گفت كه وقتی قسمتی از یك سیال (مایع، گاز) گرم شود، چگالی آن قسمت كم شده و به همین خاطر بالا می‏رود و قسمت سنگین‏تر (دارای چگالی بیشتر) جایگزین آن می‏شود.

این كار به طور مداوم انجام می‏گیرد و موقعی به اتمام می‏رسد كه چگالی همه جا یكسان شود. به عبارتی همه جای سیال هم دما شود.

بنابراین یكی از راه های انتقال گرما (كه در سیال ها اتفاق می‏افتد) این است كه یك قسمت از سیال در اثر گرم شدن حركت كرده و به جای دیگر می‌رود و بر اثر آن گرما را با خود حمل می‌كند. این نوع انتقال گرما را همرفت گویند.

از دید میكروسكوپیك می‏توان گفت كه ذرّات و مولكول های یك سیال با گرم شدن به جای دیگر انتقال می‏یابند و انرژی گرمایی را با خود انتقال می‏دهند. به عبارتی این ذرّات دارای انرژی گرمایی (جنبش زیاد) هستند و  باعث گرم شدن جای دیگری كه در آن قرار گرفته‏اند، می‏شوند.

برای مشاهده جریان همرفتی، با ما همراه باشید:

دو فیلم زیر را به دقت تماشا کنید.

در فیلم اول به جریان همرفتی در بالای شعله توجّه كنید. اگر فیلم دوم را نیز به دقت مشاهده نموده باشید شمعی را که داخل یك ظرف قرار گرفته است خواهید دید.

همان طور که دیدید در طرفین ظرف هم دو لوله شیشه‌ای قرار دارد.

از یك عود روشن (تولید كننده دود) برای مشاهده مسیر دود استفاده می‌كنیم. حال به مسیر دود توجّه كنید. آیا می‌توانید جریان همرفتی را تشخیص دهید؟

پدیده مشابهی را می‌توان با یك ظرف شیشه ای، عود و شمع ترتیب داد. به نظر شما مسیر دود عود نشان دهنده چیست؟

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا