Διάδοση της θερμότητας με ρεύματα

Η διάδοση της θερμότητας στα υγρά και αέρια, τα οποία θεωρούνται θερμικοί μονωτές, γίνεται με μετακίνηση μορίων μεγάλης κινητικής ενέργειας από τη μια περιοχή στην άλλη. Δηλαδή γίνεται με δημιουργία ρευμάτων, τη μεταφορά ύλης από τη μια περιοχή στην άλλη.

Θερμότητα μεταφέρεται από τον πυθμένα της κατσαρόλας στο νερό. Η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται και το νερό ανεβαίνει προς την επιφάνεια.

Όταν  ζεστάνουμε νερό, σε μια κατσαρόλα πάνω σε μια εστία, τότε αρχίζουν να ζεσταίνονται τα κατώτερα στρώματα νερού τα οποία βρίσκονται σε επαφή με τον πυθμένα. Το νερό στη περιοχή αυτή ανεβάζει τη θερμοκρασία του, με αποτέλεσμα η πυκνότητα του να μειώνεται. Έτσι λόγω της άνωσης, το νερό αυτό ανέρχεται προς την επιφάνεια και στη θέση του παίρνει ψυχρότερο νερό. Το ψυχρότερο νερό θερμαίνεται αυξάνοντας τη θερμοκρασία του και αυτό με τη σειρά του ανέρχεται και αντικαθίσταται με νερό χαμηλότερης θερμοκρασίας. Έτσι δημιουργείται ένα ρεύμα μέσα στο δοχείο, την άνοδο του νερού υψηλότερης θερμοκρασίας και την κάθοδο νερού χαμηλότερης θερμοκρασίας. Μ’ αυτό τον τρόπο η θερμότητα μεταφέρεται σε όλη τη μάζα του νερού.

Με τον ίδιο μηχανισμό γίνεται και η διάδοση της θερμότητας στον αέρα. Σε ένα αναμμένο κερί μπορούμε να πλησιάσουμε το δάκτυλο μας περισσότερο από το πλάι, παρά πάνω από την φλόγα. Ο θερμός αέρας της φλόγας έχει μικρότερη πυκνότητα λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας με αποτέλεσμα να ανέρχεται. Το δάκτυλο που είναι πάνω από τη φλόγα έρχεται σε επαφή με τον πολύ θερμό ανερχόμενο αέρα και γι’ αυτό το λόγο η αίσθηση του καψίματος είναι τόσο έντονη.

Επίσης η θέρμανση του δωματίου από τα σώματα του καλοριφέρ, γίνεται με ρεύματα αέρα.  Ο θερμότερος αέρας που δημιουργεί το σώμα του καλοριφέρ, σαν ελαφρότερος ανέρχεται, ενώ  ο ψυχρότερος αέρας παίρνει τη θέση του θερμότερου και έτσι δημιουργείται ένα ρεύμα αέρα, με αποτέλεσμα να διαδίδεται η θερμότητα που παράγει το σώμα του καλοριφέρ σε όλο το δωμάτιο και γενικότερα σε όλο το σπίτι μας.

Η διάδοση της θερμότητας με ρεύματα, είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο στη φύση με τη δημιουργία ανέμων και θαλάσσιων ρευμάτων. Ο αέρας που θερμαίνεται από τον ήλιο σε μια περιοχή της γης ανέρχεται στα υψηλότερα στρώματα λόγω της μικρότερης πυκνότητας, σαν ελαφρύτερος που γίνεται και ο ψυχρότερος αέρας, σαν βαρύτερος, κατέρχεται και παίρνει τη θέση του θερμότερου, έτσι μ’ αυτό τον τρόπο δημιουργείται ρεύμα αέρα δηλαδή οι άνεμοι. Στους ωκεανούς δημιουργούνται θαλάσσια ρεύματα, όπου τεράστιες υδάτινες μάζες διαφορετικής θερμοκρασίας κινούνται από τις θερμές τροπικές ζώνες και καταλήγουν σε πολύ ψυχρότερες ζώνες.