مفهوم تيارات الحمل الحراري
يعرف الحمل الحراري بأنه إحدى طرق انتقال الحرارة الثلاث؛ حيث يتم نقل الحرارة بالتوصيل، والإشعاع، والحمل، ولكن على عكس الطريقتين السابقتين فإن الحمل الحراري يحدث فقط للموائع، وهذا يشمل السوائل، والغازات، وذلك لأن الجزيئات تكون حرة الحركة، وتنتقل الطاقة الحرارية بهذه الطريقة عندما يكون هناك فرق واضح بين درجات الحرارة في أجزاء السائل، حيث تطفو الأجزاء الساخنة من المائع، وتنغمر الأجزاء الباردة، فتنشأ تيارات الحمل الحراري فيه، وهذا يفسر حركة الماء السائل بشكل دائري عند غليانه.
يقوم العلماء بتحليل القوى المؤثرة على السائل لفهم الحمل الحراري، وقد تشمل هذه القوى الجاذبية، والتوتر السطحي ، وفرق التركيز، والمجال الكهرومغناطيسي، والاهتزازات، وتكوّن الروابط بين الجزيئات، ويمكن فهم الحمل الحراري باستخدام معادلات الحمل الحراري للانتشار، وهناك أمثلة عدة على الحمل الحراري منها:
- المداخن: حيث تنتقل تيارات الحمل الحراري عبر المدخنة حاملة معها الغازات، نتيجة اختلاف درجات الحرارة والرطوبة خارج وداخل المبنى، وهذا هو المبدأ الأساسي في عمل أبراج التبريد.
- أشعة الشمس: فالحبيبات التي تُرى في الغلاف الضوئي للشمس هي قمم خلايا الحمل الحراري.
أشكال تيارات الحمل الحراري
تيارات الحمل الحراري في المحيطات
بواسطة تيارات الحمل الحراري تنغمر المياه الباردة أسفل المحيط، وتندفع المياه الساخنة إلى أعلى، وتنتقل المياه الدافئة شمالاً لتحل محل المياه الباردة جنوباً، وهذا يساهم في توزيع الحرارة، والمواد الغذائية حول العالم.
تيارات الحمل الحراري في الهواء
تساعد تيارات الحمل الحراري على المحافظة على عملية دوران الهواء في الغلاف الجوي، حيث تقوم الشمس بتسخين جزيئات الهواء بالقرب من خط الاستواء، وبالتالي تصبح أقل كثافة، وترتفع إلى أعلى، وعندما ترتفع تبرد، وتصبح أقل كثافة من الهواء المحيط بها، فتنتشر وتهبط مرة أخرى نحو خط الاستواء، وبالتالي فإن حركة جزيئات الهواء البارد والساخن التي تعرف باسم حجيرة هادلي (بالإنجليزية:Hadley Cells)، تؤدي إلى تكون الرياح، ومن الجدير بالذكر أن تيارات الحمل الحراري تساعد على بقاء الغيوم في الأعلى.
