Koude lucht daalt en warme lucht stijgt. Waarom? Bespreken!
Velen van ons ervaren regelmatig de effecten van dalende koude lucht en opstijgende warme lucht. Het gebeurt voortdurend in de lucht boven en om ons heen en is een van de componenten in onze weersystemen. U zult merken dat wanneer er geen verwarming of airconditioning in uw huis is, de kamers boven iets warmer zijn dan die beneden. Een ander voorbeeld is de heteluchtballon die precies volgens dit principe werkt. Door de lucht in de ballon te verwarmen, zal het vaartuig lichter zijn dan de omringende lucht en zal het stijgen. Dit is eigenlijk het resultaat van koude lucht die naar beneden stroomt rond de ballon terwijl deze opstijgt.
Dus waarom valt koude lucht? Dat is simpel: het is zwaarder dan warme lucht. En waarom is het zwaarder? Dat is iets minder eenvoudig, maar slechts in geringe mate. Zoals bij elk gas, bevat de lucht (een algemene term voor het mengsel van de gassen in onze atmosfeer), moleculen die bewegen (of agiteren). Deze beweging (of agitatie) is groter naarmate de temperatuur stijgt. De moleculen bewegen in steeds grotere banen en nemen meer ruimte in beslag. Hierdoor zet de massa van de lucht uit. Hoewel de totale massa van een klomp lucht niet is veranderd, is de massa meer verspreid en zal elk kubisch gebied ervan lichter zijn. Een analogie wordt gevonden met popcorn. Een half pond popcorn voordat gepoft kan passen in een kopje. Na het poffen zou dezelfde maïs een grote pan vullen. Het totale gewicht zal min of meer hetzelfde halve pond zijn dat het altijd was, maar als je de originele beker zou vullen met de gepofte maïs, zou hij minder wegen dan de niet-gepofte maïs, omdat de rest niet meer in de beker zou passen . Het expanderen van hete lucht is vergelijkbaar. Een kopje koude lucht zou meer wegen dan een kopje hete lucht.
Laten we doorgaan terwijl we het waarom-spel spelen. Waarom bewegen de moleculen meer als het warmer is? Ze absorberen energie door elektromagnetische golven die tegen de moleculen inslaan. Kort gezegd is dit energieoverdracht door straling. We hebben dus een verzameling (laten we zeggen enkele biljoenen) moleculen die erg geagiteerd zijn en een andere verzameling die veel minder geagiteerd is. De geagiteerde collectie is uitgespreid en dus licht. De collectie die minder geagiteerd is, is zwaarder. Het zwaardere spul valt naar beneden, terwijl het lichte omhoog komt.
Behalve dat het het belangrijkste proces is achter heteluchtballonnen, is de beweging van lucht volgens de temperatuur een kritische factor met het weer. Voorspellers moeten ervoor zorgen dat deze bewegingen in hun modelleringssystemen worden verwerkt om een fatsoenlijke weersvoorspelling te kunnen produceren. Airconditioning
ontwerpers en moeten ook met deze factoren rekening houden, net als architecten. Om waardevolle warmte te behouden, moet worden voorkomen dat warme lucht via de bovenkant van een gebouw ontsnapt. Bij het ontwerpen van koelkasten en koelinstallaties moet naast het behoud van warmte ook rekening worden gehouden met de beweging van koudere lucht naar beneden.
Als je een paar minuten hebt, probeer dan dit experiment. Zorg er eerst voor dat er minimaal 2 uur niets in de koelkast heeft gezeten. Laat vervolgens een thermometer in de koelkast liggen, zorg ervoor dat deze onderaan is geplaatst en sluit vervolgens de deur. Na 10 minuten de deur openen en meteen de meetwaarde op de thermometer noteren. Plaats vervolgens de thermometer op de bovenste plank en sluit de deur. Voer na 10 minuten de meting uit zodra u de deur opent. U zult een verschil merken – misschien wel 1 tot 2 graden. Voor ons thuis is dit meestal niet zo’n groot probleem. Voor commerciële keukens kan dit verschil echter van cruciaal belang zijn om ervoor te zorgen dat voedsel op een optimale temperatuur wordt bewaard. Commerciële koelkasten zijn vaak uitgerust met een ventilator die de koudere en warmere lucht egaliseert, waardoor de neiging van koude lucht om te vallen en warmere lucht om op te stijgen teniet wordt gedaan.
Als u grote vrieshuizen neemt – die duizenden dozen met voorraad bevatten – is de beweging van lucht door de faciliteit een uiterst belangrijke factor. De ventilatoren die bevroren lucht in de winkel blazen, bevinden zich altijd dicht bij het plafond, waardoor deze naar beneden kan diffunderen. Uiteindelijk moeten de goederen in het vrieshuis natuurlijk worden uitgenomen en naar een andere locatie worden verplaatst, meestal op een vrachtwagen. Als diepvriesgoederen op een diepgevroren vrachtwagen worden geladen, is dit geen probleem. Soms is er echter maar een kleine hoeveelheid diepgevroren goederen nodig en het gebruik van een grote vrachtwagen waarvan de temperatuur op een vriestemperatuur is ingesteld, zou verspilling zijn als er maar een paar dozen zouden worden verzonden. Hier komen geïsoleerde palletafschermingen of rolkooihoezen om de hoek kijken. Deze omsluiten de pallet of rolkooi en beschermen bevroren goederen tot 8 uur in een omgevingsomgeving (ze beschermen ook omgevingsgoederen zoals bakkerijproducten en bananen in een gekoelde of bevroren omgeving). Bij gebruik van een rolkooi werkt de geïsoleerde rolkooiafdekking het beste wanneer de kooi vol met producten zit. Als hij halfvol is dan – je raadt het al – valt de koude lucht naar de bodem. In het begin is dit prima (ervan uitgaande dat de goederen zich in de onderste helft bevinden), maar na een tijdje zal de warmere lucht die naar de bovenkant is gestegen de bovenste laag goederen gaan aantasten. Dit is waar een temperatuurgeïsoleerde verdeler moet worden gebruikt om een afdichting te maken en te beschermen
de goederen in de halfvolle rolkooi.
Dus nu weet je het hoe en waarom van koude en warme lucht en nu weet je ook waarom je voeten koud worden in de winter!