¿Se eleva realmente el aire caliente?

Question

"El calor sube" o "el aire caliente sube" es una frase muy utilizada (y un fenómeno muy aceptado).

¿Se eleva realmente el aire caliente? ¿O simplemente es desplazado por aire más frío (más denso) que desciende por la gravedad?

Answer 1

Sólo una palabra para ti, el convección . ¿Has oído hablar de ello?

La transferencia de calor convectiva, a menudo denominada simplemente convección, es la transferencia de calor de un lugar a otro mediante el movimiento de fluidos. La convección suele ser la forma dominante de transferencia de calor (convección) en líquidos y gases

Somos demasiado estúpidos para entender lo que significa, pensando que es sólo una palabra ingeniosa para los empollones. ¿Cómo crees que se transfieren las masas calientes si lo caliente no sube y lo frío no baja?

Además, si el aire caliente no sube, ¿qué tenemos, adónde va? Dices que el aire frío es aspirado hacia el lugar caliente. ¿Qué tienes entonces? ¿Está todo el aire acumulado en un lugar del espacio? Creo que la densidad ya es demasiado alta cuando se calienta el lugar. Por eso las moléculas calientes empiezan a dispersarse. Esto hace que el aire sea menos denso y, por tanto, más ligero, y tu seta se eleva, como lo hace tu globo de hidrógeno infantil. Sí, los globos se elevan físicamente porque son más ligeros que el resto del aire y es más eficiente para la naturaleza tener objetos más ligeros a mayor altura y masas más pesadas a menor altura (la naturaleza minimiza la energía potencial).

Answer 2

El aire caliente es menos denso que el aire frío. Las partículas tienen más energía y al rebotar unas contra otras (más rápido) hacen que el espacio medio entre ellas sea mayor que el del aire frío.

Preguntar si una sola partícula caliente se eleva por encima de una sola partícula fría no tiene sentido. Si están en el vacío, o incluso cerca la una de la otra en el vacío, ambas serán atraídas por la gravedad hacia el fondo de ese vacío. En cierto sentido, el vacío es el aire más "caliente", o menos denso.

Volviendo a la cuestión de por qué un montón de aire caliente se elevará por encima del aire frío: Pesa menos. Las partículas individualmente, por supuesto, pesan lo mismo. Pero si tomamos volúmenes iguales de aire caliente y aire frío, habrá MÁS AIRE en el volumen frío. Por lo tanto, se depositará en el fondo, porque hay una mayor fuerza sobre él. El aire caliente no tiene otro sitio donde estar, sino más arriba, o subiendo.

Por supuesto, esto no tiene en cuenta el hecho de que habrá una transferencia de energía entre el aire caliente y el frío, pero eso va más allá del alcance de la pregunta y, en última instancia, independientemente de qué aire esté caliente, es ese aire el que será menos denso y se asentará sobre el fluido. Exactamente de la misma manera que un vaso de precipitados con dos fluidos de densidades desiguales hace que el fluido menos denso suba y se sitúe en la parte superior.

Answer 3

Tal vez me lo haya perdido en las otras respuestas, pero no he visto a nadie mencionar la constante única de la gravedad.

El espacio no atrae cosas de la tierra, la gravedad de la tierra atrae cosas hacia ella.

Así que por muy cierto que sea que el aire más caliente pueda subir y el aire más frío pueda bajar, es la gravedad la que inicia la caída como primera causa. Entonces el primer efecto es que el aire más frío y denso llena primero su contenedor desde el suelo hacia arriba, ¡empujando al aire más caliente hacia arriba!

Answer 4

Si tienes una sauna (habitación llena de aire caliente) e inyectas una cantidad menor (digamos un galón) de aire más frío a través de un tubo en el techo, el aire más frío parecerá "caer" hacia abajo.

yo lo veo como "los volúmenes más densos son atraídos 'más fuerte'/'más rápido' y dejan 'atrás' a los volúmenes menos densos" (en el contexto de la gravedad terrestre)

Answer 5

No estoy seguro de estar cubriendo algo ya mencionado, pero me gustaría subrayar una idea importante: los globos aerostáticos se elevan porque hay una membrana alrededor de una sustancia menos densa y el globo como unidad pesa menos que un volumen igual de aire.

Pero el aire caliente que no esté confinado es una situación diferente. Si tenemos un volumen de aire a una temperatura e introducimos, en el caso más simple, una única molécula de aire que es relativamente energética, entonces es más probable que acabe más arriba en el volumen de aire al rebotar porque el volumen original de aire es más denso en la parte inferior y menos denso en la parte superior (debido a la gravedad) y por tanto hay más moléculas contra las que rebotar a menor altura.

Pero la velocidad de ascenso de las moléculas de aire caliente debe ser más difícil de predecir que la de esas moléculas confinadas en una membrana, y ascienden por una razón diferente. Un conjunto no confinado de moléculas calientes no pesa menos que el mismo número de moléculas más frías y, aunque tienden a ocupar un mayor volumen y, por tanto, en cierto sentido son menos densas, no es por eso por lo que el aire caliente sube en una columna de aire más frío.