Почему наверху холоднее чем внизу воздух
IT News
Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm
Почему на вершинах гор холоднее?
Давление воздуха на вершине горы Фудзи (высота — 3782 м) составляет 2/3 от атмосферного давления над уровнем моря.
В низменностях атмосфера имеет большую плотность. На возвышенностях она более разрежена, и давление воздуха здесь ниже. Поднимающийся вверх воздух, нагретый излучением от поверхности, увеличивается в объеме и охлаждается при попадании его в область низкого атмосферного давления — этот процесс известен как адиабатное охлаждение.
Обычно воздух охлаждается примерно на 10 °С с каждыми 1000 м высоты. На вершине горы высотой 2000 м воздух примерно на 20 °С холоднее, чем над уровнем моря. Когда в восходящий поток воздуха попадают облака, то степень его охлаждения будет на половину меньше, чем у безоблачной воздушной массы. В среднем для всей тропосферы температура уменьшается примерно на 7 °С с каждыми 1000 м высоты.
Выше — значит холоднее
Солнечное излучение проходит через атмосферу, нагревая поверхность Земли. Затем инфракрасное излучение от поверхности нагревает нижний слой атмосферы. Как показано на рисунке, слой С нагревается теплом с поверхности, а затем излучает свое тепло как вверх, так и вниз. Следующий за ним слой В нагревается теплом, выделяемым слоем С. В свою очередь слой В выделяет тепло, нагревая атмосферу над собой и под собой.
Но при этом часть тепла теряется, и верхние слои получают лишь малую его часть. Так как на большой высоте атмосфера более разрежена, то поднимающийся воздух охлаждается и увеличивается в объеме (так называемое адиабатное охлаждение).
В течение дня температура на равнине колеблется сильнее, чем на вершине горы. В январе температура на равнине изменяется в среднем на 10 °С. При подъеме в гору амплитуда колебаний температуры падает до 6 °С. На вершине горы температура изменяется только на 1 °С.
Направление нагревания
График на рисунке справа показывает изменения температуры от поверхности до высоты примерно 50 км. На верхней границе тропосферы, которая называется тропопаузой (примерно в 12 км над уровнем поверхности), температура начинает расти. В стратосферу дополнительное тепло привносит озоновый слой. Он поглощает вредное ультрафиолетовое излучение солнца, и энергия ультрафиолетовых лучей при этом нагревает стратосферу.
Почему в горах холодно
Большинство людей, в основном из фильмов, фотографий и всевозможных историй, знают о том факте, что высоко в горах намного холоднее, чем на поверхности Земли. Однако о том, почему подобное явление наблюдается там, знают далеко не все люди. Поэтому сегодня рассматриваемый вопрос будет касаться того, почему воздух в горах холоднее, чем на Земле.
Казалось бы, горы находятся намного ближе к Солнцу, чем поверхность Земли. Именно поэтому воздух там должен быть более теплым, однако в действительности все происходит с точностью до наоборот.
Почему на вершине горы холодно
Для того чтобы понять, почему чем выше в горы, тем холоднее, нужно вспомнить о том, почему на поверхности Земли температура находится на пригодных для жизни показателях.
Дело в том, что солнечные лучи, доходя до поверхности Земли, а также объектов, находящихся на ней, воздействуют на все физические объекты, запуская процесс нагрева. Таким образом, когда объекты нагреваются, они начинают нагревать и воздух вокруг себя. Чтобы понять, как происходит данный процесс, стоит вспомнить, как нагревается воздух вокруг костра. Даже не поднося руки к огню, можно ощущать горячий, обжигающий воздух на своих руках и теле, сидя рядом с пламенем.
Таким образом, ключевым фактором теплого воздуха на Земле, если убрать из этой цепочки Солнце, является поверхность нашей планеты, которая нагревается и нагревает своим теплом воздух.
Теперь стоит вернуться к вопросу о том, почему в горах холодно, а внизу тепло. В горах, как известно, объектов, которые способны нагреться от солнечных лучей не так много, а воздушные массы там преобладают повсюду. Соответственно, лучи нашего естественного светила просто-напросто проходят сквозь атмосферу, не нагревая воздух. Следовательно, чем выше вы находитесь, тем ниже температура воздуха наблюдается вокруг вас.
Интересно также и то, что происходит с воздухом, нагретым от поверхности Земли. Дело в том, что физика движения нагретого воздуха такова, что он начинает свое движение вверх. Это касается не только кислорода, но и любых других газов – при нагревании они движутся вверх. Но при подъеме нагретого кислорода он постепенно начинает расширяться. А расширяющимся газам свойственно другое явление – снижение температуры. Таким образом, нагретый воздух начинает остывать и вновь направляться вниз. Вот такой интересный круговорот происходит в атмосфере нашей планеты за счет вполне объяснимого физического явления нагрева поверхности Земли.
Познавательный сайт Узнайка Ком — сайт и интересный и полезный.
Познавательный журнал поможет провести время с интересом и пользой и просто расскажет о сложном
Почему в горах холодно?
Температура в горах несколько отличается от того, что можно ожидать, следуя обычной человеческой логике. Ведь тепло идет от солнца, а чем выше в горы – тем солнце ближе, не так ли? Да и всем известно, что горячий воздух поднимается вверх. Так почему же в горах холоднее, чем внизу?
Средняя температура вершины горы Эверест в июле – минус 19°C.
Солнце, безусловно, очень горячее. Но свою энергию на Землю оно передает не в виде тепла, а в виде солнечного излучения. Большая часть этого излучения проходит сквозь верхние и нижние слои атмосферы и поглощается землей и водой на поверхности планеты. И лишь затем происходит излучение в виде тепловой энергия.
Вот это тепло, идущее от земли, и разогревает атмосферу примерно на 15 километров вверх. Эта часть атмосферы называется тропосферой.
Но воздух – не лучший проводник тепла. Так что чем дальше от поверхности Земли – тем холоднее. Так что даже когда разогретый воздух поднимается вверх – он довольно быстро теряет температуру.
В среднем считается, что тропосфера становится холоднее на 6 градусов Цельсия на каждые 1000 метров подъема.
Но как же быть с тем, что горы тоже собирают излучение и выделяют тепло в атмосферу?
Конечно, если вершина горы будет собирать солнечное излучение, то она сможет немного обогреть окружающий воздух. Но покройте вершину горы снегом и большая часть излучения просто отразится.
Днем в горах самыми теплыми местами должны быть большие открытые плато, где достаточно большое пространство свободно для поглощения излучения и выделения тепла. Но рассеиваться это тепло будет довольно быстро, так что ночью все равно наступит холод.
Плохо греют биметаллические радиаторы — низ холодный и верх горячий: причины
Чем грозит неэффективная работа отопительных приборов
Важно! Не стоит забывать о том, что небольшой разброс температур между верхней и нижней частями батарей не является существенным показателем неисправности. Другое дело – существенная разница нагрева, она негативно влияет на эффективность отопления.
У новых биметаллических радиаторов низ холодный, в то время как верх горячий: возможные причины
Как уже отмечалось, у всех моделей нагрев нижней области слабее, чем верхней. Это объясняется высокой теплоотдачей биметалла – вода за время прохода успевает основательно остыть. Отсюда и разница температур, которая так беспокоит владельцев.
Когда не стоит беспокоиться
Но при таких несущественных перепадах причин для волнения быть не должно – это нормальная ситуация, если учитывать особенности этого типа приборов:
Вероятные причины неравномерной теплоотдачи
Несмотря на сходные тенденции, каждый случай необходимо рассматривать индивидуально. Если отбросить три важных фактора: неверный расчет мощности котла, насоса и количества батарей, то следует принять во внимание вероятность появления следующих проблем:
Почему биметаллические радиаторы после подключения вверху горячие и внизу холодные: повод проверить соединения
Многие домашние мастера решаются на самостоятельный монтаж, руководствуясь при этом соображениями типа: ничего здесь сложного нет или зачем тратить лишние деньги, если руки есть. Частично такая точка зрения оправдана, но неплохо подкрепить ее хотя бы поверхностными теоретическими сведениями, что делают не многие. Поэтому пройдемся по «вершкам».
Неправильный монтаж теплоносителей: последствия
Основным грубым просчетом при монтаже двухтрубной системы – неверный выбор направления потока теплоносителя в трубах и его подключение. Распространенная ошибка – трубу, по которой идет подача, присоединяют к нижнему штуцеру теплообменника, а обратку подключают к верхнему. Результат на лицо:
Поскольку нагретая жидкость имеет меньшую плотность, в отличие от холодной, попадая внутрь, она стремится подняться вверх. Поэтому вода идет по наименьшему пути сопротивления, и не перемешивается в секциях.
Как исправить ситуацию
Грамотный способ подключения гарантирует поступление горячей воды сверху и способствует ее проходу по верхнему коллектору. Полноценный нагрев обеспечивает диагональное подключение радиаторов. Однако не всегда делается, как думается, а исправлять нужно. Алгоритм следующий:
Полезные рекомендации
Приступая к этапу восстановления эффективности отопления, нужно проанализировать ситуацию и определить причину проблемы. Ход действий следующий:
При обнаружении ситуации, когда биметаллические радиаторы вверху сильно горячие и внизу холодные, стоит проверить регулировочные краны (если таковые предусмотрены в проекте). Нужно сразу же снять такой узел и провести детальный осмотр. Если обнаружены отложения, заужающие сечение, их следует устранить. Однако лучшим вариантом будет замена детали на новую.
Низкое давление в системе также не способствует эффективной теплопередаче. Это может быть связано с насосом, или же его абсолютным отсутствием. Поэтому мастера недаром советуют произвести монтаж современного оборудования. Только так можно получить качественную подачу тепла.
Многие наверное припомнят картинку из учебника по природоведению по теме конвекция, как дети открыли дверь, и с помощью свечей смотрят направление движения воздуха. К сожалению, не удалось найти скан этой картинки из старой книги 80-х годов, но это легко себе вообразить, а еще лучше взять и поставить аналогичный эксперимент. Вместо свечи можно использовать спичку или зажигалку. По отклонению пламени будет видно, что по верхнему краю окна воздух выходит наружу, а по нижнему — заходит.
В зависимости от разности температур в комнате и на улице (Ага! Вы думали, задавая этот вопрос, на эту ловушку 😉 все попадутся, и забудут, что на улице бывает не только холоднее) этот процесс может протекать с разной интенсивностью, также в него могут вносить искажения сквозняки (если в этом помещении открыта также и дверь, например), но даже если разница ничтожна, всё равно внутри комнаты воздух в покое неоднородный (у потолка теплее). Более тёплый воздух по верхнему краю окна будет стараться утекать наружу, а так как свято место пусто не бывает, то по нижнему краю воздух с улицы будет проникать в комнату. Если на улице гораздо жарче, то можно сказать, что это холодный воздух стекает вниз по нижнему краю окна, а по верхнему затягивается. Но тут процесс немного затрудняется тем, что нижний край окна не находится как правило прямо у пола. Т.е. холодный воздух оказывается немного заперт в такой своеобразной яме.
Но как бы там ни было, происходит воздухообмен, а значит температура стремится выровняться. Так что вопреки постановке вопроса войти может и тёплый, а выйти при этом холодный.
И всегда есть паритет! 🙂 Иначе в комнате монотонно и непрерывно менялось бы давление, а этого слава богу не наблюдается.