جابه‌جایی (همرفت): نوعی از انتقال گرما که در مایعات و گازها رخ می‌دهد و در اثر حرکت جرم ماده صورت می‌گیرد.

همرفت: راز حرکت گرما در مایعات و گازها

همرفت چیست و چگونه کار می‌کند؟

همرفت روشی برای انتقال گرما است که در مایعات^۲ و گازها^۳ رخ می‌دهد. برخلاف رسانش که گرما در ماده ثابت منتقل می‌شود، در همرفت خود ماده حرکت می‌کند و گرما را با خود جابه‌جا می‌کند. این حرکت معمولاً به دلیل تغییر چگالی^۴ ایجاد می‌شود.

انواع مختلف همرفت

همرفت را می‌توان بر اساس عامل ایجاد حرکت، به دو دسته‌ی اصلی تقسیم‌بندی کرد:

همرفت در جهان اطراف ما

همرفت تنها یک مفهوم علمی در کتاب‌ها نیست؛ شما هر روز شاهد آن هستید! هنگام درست کردن چای، گرم شدن هوای خانه در زمستان و حتی در وزش بادها، همرفت نقش اصلی را ایفا می‌کند.

یکی از جالب‌ترین مثال‌ها، ایجاد باد دریا و خشکی است. در طول روز، خشکی سریع‌تر از دریا گرم می‌شود. هوای بالای خشکی گرم و سبک شده و بالا می‌رود. هوای خنک‌تر و سنگین‌تر روی دریا به سمت خشکی حرکت می‌کند تا جای خالی را پر کند. این جریان هوایی که ما آن را به عنوان نسیم دریا احساس می‌کنیم، یک جریان همرفتی طبیعی است. شب این روند برعکس می‌شود و نسیم خشکی می‌وزد.

مثال دیگر، سیستم گرمایشی خانه شماست. در یک سیستم شوفاژ، آب در دیگ گرم می‌شود (همرفت طبیعی) یا توسط یک پمپ در لوله‌ها به جریان می‌افتد (همرفت اجباری) و گرما را به رادیاتورها می‌رساند. هوای اطراف رادیاتور گرم شده و در اتاق به گردش درمی‌آید و فضای خانه را گرم می‌کند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱همرفت (Convection): روشی برای انتقال گرما که در آن گرما توسط حرکت سیال (مایع یا گاز) جابه‌جا می‌شود.

^۲مایعات (Liquids): موادی که شکل ظرف خود را می‌گیرند ولی حجم ثابتی دارند، مانند آب و روغن.

^۳گازها (Gases): موادی که نه شکل ثابتی دارند و نه حجم ثابت، مانند هوا.

^۴چگالی (Density): جرم یک ماده در واحد حجم. با فرمول $ \rho = \frac{m}{V} $ نشان داده می‌شود که در آن ρ چگالی، m جرم و V حجم است.

^۵جریان همرفتی (Convection Current): چرخه‌ی مداومی از حرکت سیال که در اثر اختلاف دما و چگالی ایجاد می‌شود.

^۶همرفت طبیعی (Natural Convection): همرفتی که حرکت سیال در آن تنها ناشی از اختلاف چگالی در اثر گرما است.

^۷همرفت اجباری (Forced Convection): همرفتی که حرکت سیال در آن توسط یک عامل خارجی مانند پمپ یا فن ایجاد می‌شود.