جریان اقیانوسی: نوار نقاله جهانی را به آشپزخانه بیاورید!

موضوع دوره سنی میزان دشواری زمان مورد نیاز هزینه دسترسی به مواد و تجهیزات پیش نیاز
فیزیک آخردبستان ومتوسطه اول پیچیده ۲-۵ روز بسیار کم به سادگی ندارد

به شبیه سازی زیر دقت کنید .

این شبیه سازی که از سایت پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی برداشت شده است،پیش بینی  مدل حرکت آب خلیج فارس را در تاریخ 29 اردیبهشت ماه 99 نشان میدهد.

برای معلم‌ها

اگر معلم هستید و دوست دارید این پروژه را با دانش‌آموزان خود اجرا کنید؛ حتما قبل از اجرا، به صفحه راهنمای معلم این پروژه نگاهی بیاندازید.

  • چرا آب‌های اقیانوس ها حرکت میکنند؟
  • چه چیزی موجب حرکت آب‌ها می شود؟
  • نتیجه حرکت آب‌ها در روی زمین چه می‌تواند باشد؟

سعی کنید جواب این سوال‌ها را به کمک دوستانتان بدهید.

پیشنهاد میکنم نظرتان را اینجا بنویسید شاید بعدا لازم شد تا نظرتان را مرور کنید.

یادتان باشد برای اجرای این پروژه حتما از یکی از بزرگ ترها خواهش کنید تا در انجام پروژه به شما کمک کنند.

 

1.ظرف شیشه ای پیرکس (ضد حرارت) مستطیل شکل 

2. دوقاشق غذاخوری آویشن یا هر ادویه دیگری که برگهای خشک ریز داشته باشد مثل نعنا

3. قاشق چایخوری

4. روغن مایع حدود 4 فنجان

5.لیوان اندازه گیری( این لیوان ها عموما برای پخت شرینی استفاده می شود) یا میتوانید از پیمانه برنج استفاده کنید.

6.دو لیوان قهوه سرامیکی که هم اندازه باشند.

7. شمع کوچک.دقت کنید طول شمع باید خیلی کوتاه باشد تا شعله با ظرف تماس نداشته باشد.

8.دماسنج

9. کاغذ طراحی

10. خط کش

11. کرونومتر( می‌توانید به جای کرونومتر از زمان سنج موبایل یا کامیپوتر استفاده کنید) 

12.قیف

13. کاغذ نقشه کشی

14. دفترچه آزمایشگاه

جریان های اقیانوس عمیقاً بر آب و هوا ، حمل و نقل دریایی و چرخه مواد مغذی تأثیر می گذارد. جریان های عمیق اقیانوس با اختلاف در تراکم آب هدایت می شوند چگالی آب توسط دما  (آب سرد از آب گرم متراکم تر است) و شوری (آب شور از آب شیرین متراکم تر است)کنترل می شود.

چگالی متغیر آبهای اقیانوس چگونه جریان های جهانی را ایجاد می کند؟ برای درک جریان های اقیانوس های عمیق، ساده تر است که ابتدا به مناطق قطبی زمین توجه کنیم. آب جاری در مناطق قطبی سرد می شود و این باعث افزایش چگالی آن می شود. با یخ زدن یخ ها وقتی آب یخ زده می شود ، آب شیرین از اقیانوس خارج می شود (اب شیرین به یخ تبدیل شده است) ، و آب اقیانوس را شورتر می کند. به دلیل افزایش شوری ، آب سرد اکنون متراکم تر است ، بنابراین به سمت پایین اقیانوس فرو می رود. سپس آب سطحی به جای آب در حال جابجایی حرکت می کند ، بنابراین جریان ایجاد می کند. این حرکت درون سیال که  توسط مواد داغتر (و بنابراین کمتر متراکم) افزایش می یابد ، و مواد سردتر (و بنابراین متراکم تر) در حال غرق شدن ،ایجاد شده، همرفت نامیده می شوند .

 

داشتن اطلاعات در مورد مفاهیم زیر میتواند در روند اجرای پروژه به شما کمک زیادی کند.این اطلاعات همگی از ویکیپدیای فارسی استخراج شده اند.

همرفت

هم‌رَفت (به انگلیسی: Convection) یا کانوکشن به انتقال گرما توسط حرکت توده مولکول‌ها در سیالات، از قبیل گازها و مایعات، گفته می‌شود. همرفت شامل زیر-مکانیزم‌هایی از قبیل ادوکشن (انتقال گرمای جهت‌دار توسط توده مولکول‌ها) و دیفیوژن (انتقال گرما یا مولکولی بدون جهت از یک نقطه متمرکز به نقاط دارای غلظت کمتر) است.

در اکثر جامدات همرفت نمی‌تواند اتفاق بیفتد چرا که حرکت توده ای مولکول یا دیفیوژن ماده چندانی نمی‌تواند اتفاق بیفتد. در جامدات صلب واپخش (دیفیوژن) گرمایی اتفاق می‌افتد اما به آن رسانش گفته می‌شود.

در مبحث انتقال حرارت و انتقال جرم، همرفت به مجموع اثرات ادوکشن و دیفیوژن گفته می‌شود.

همرفت را می‌توان در گونه‌های مختلف از قبیل؛ طبیعی، واداشته، گرانشی، گرانولی (ریزدانه ای) یا ترمومغناطیسی طبقه‌بندی کرد.

مکانیزم‌های همرفت

همرفت تقریباً در تمام مایعات با هر حجم و مقداری بیشتر از چند اتم اتفاق می‌افتد. همرفت به دلیل تأثیرات نیروهای حجمی، مانند نیروی گرانش، در یک سیال اتفاق می‌افتد. با اینکه مکانیزم‌های متنوعی برای ایجاد همرفت وجود دارد اما معمولا همرفت را به دوگونه "طبیعی" و "واداشته (اجباری)" تقسیم‌بندی می‌کنند.

همرفت طبیعی

 

این تصویر شیلرن از دست انسان، هم‌رفت گرما در هوای ثابت را نشان می‌دهد.

همرفت طبیعی، یا همرفت آزاد به دلیل اختلاف دما اتفاق می‌افتد که این اختلاف دما بر روی چگالی و در نتیجه شناوری نسبی یک سیال تأثیر می‌گذارد. قسمت‌های سنگین‌تر (چگال‌تر) به پایین رفته و قسمت‌های سبک‌تر به بالا حرکت خواهند کرد، که باعث حرکت توده‌ای مولکول‌ها خواهد شد. در نتیجه همرفت طبیعی فقط می‌تواند در یک میدان گرانشی اتفاق بیفتد. یکی از مثال‌های همرفت طبیعی بلند شدن دود از روی آتش است. همچنین بلند شدن بخار آب از روی دیگ غذا به دلیل کمتر بودن چگالی بخار آب نسبت به آب مایع مثالی دیگر از همرفت طبیعی است.

همرفت واداشته

در همرفت واداشته که ادوکشن گرمایی نیز نامیده می‌شود، حرکت سیال ناشی از عوامل خارجی از قبیل پنکه یا پمپ است. از همرفت واداشته برای افزایش نرخ انتقال حرارت استفاده می‌شود. در بسیاری از میکسرها از همرفت واداشته برای توزیع یک ماده در ماده‌ای دیگر استفاده می‌شود. سیستم‌های سیال و رادیاتور و گرمایش یا سرمایش قسمت‌های بدن توسط گردش خون از دیگر مثال‌های همرفت واداشته است.

همرفت گرانشی یا شناوری

همرفت گرانشی نوعی همرفت طبیعی است که توسط اختلاف در نیروی شناوری القا می‌شود که ناشی از عواملی غیر از دماست. معمولاً این اتفاق به دلیل تنوع در ترکیب سیال است.

همرفت گرانشی مانند همرفت طبیعی برای اتفاق افتادن نیاز به محیط دارای گرانش دارند.

همرفت گرانولی

همرفت القایی توسط ارتعاش، در ظروفی که در معرض ارتعاش قرار دارند که در آن محور ارتعاش موازی با نیروی گرانش است، در پودرها و گرانول‌ها یا ریزدانه‌ها اتفاق می‌افتد.

همرفت ترمومغناطیسی

همرفت ترمومغناطیسی زمانی که یک میدان مغناطیسی با پذیرفتاری مغناطیسی متغیر بر روی فِروسیال عمل کند اتفاق می‌افتد.

 

چرخه جریان هوای زمین در اثر هم‌رفت.

چگالی

چِگالی (به انگلیسی: Density) یا دانسیته یا جرم حجمی یک ماده، جرم آن به ازای حجم واحد است. آن را با علامت اختصاری ρ (رو) نشان می‌دهند که از رابطه ρ=m/V به دست می‌آید؛ ρ چگالی، m جرم جسم و V حجم جسم است.

چگالی و وزن مخصوص تفاوت دارند. چگالی، جرمِ حجم واحد است، اما وزن مخصوص، وزنِ حجم واحد است.[۱]

چگالی یک ماده با تغییر دما و فشار تغییر می‌کند. این تغییرات معمولاً برای جامدات و مایعات کوچک بوده ولی برای گازها بسیار بزرگ است. افزایش فشار بر روی یک جسم باعث کاهش حجم آن شده و در نتیجه باعث افزایش چگالی می‌شود. افزایش دمای یک ماده باعث افزایش حجم (به جز در چند مورد استثنا) و در نتیجه کاهش چگالی آن می‌شود. در بسیاری از سیالات، گرمایش قسمت پایین ظرف سیال، به دلیل کاهش چگالی قسمت گرم شده، باعث ایجاد جریان همرفتی از پایین به بالا می‌شود.

معکوس چگالی یک ماده معمولاً حجم مخصوص خوانده می‌شود و معمولاً در ترمودینامیک کاربرد دارد. چگالی یک خاصیت شدتی است چرا که افزایش مقدار یک ماده باعث افزایش جرم آن می‌شود؛ نه چگالی.

یک استوانه مدرج حاوی مایعات مختلف با چگالی‌های متفاوت

 

جریان اقیانوسی

جریان اقیانوسی (به انگلیسی: Ocean current) یک جریان آب در درون یک اقیانوس می‌باشد. جریان‌ها رودهایی هستند که دمایشان از دمای اقیانوس کمتر یا بیشتر است. این جریان‌ها غالباً به شکل یک دایره بوده یا یک چرخه کامل را طی می‌کنند. یکی از مهم‌ترین و معروفترین جریان‌های دریایی، جریان گلف استریم است که باعث انتقال هوای گرم از یک نقطه زمین به نقط دیگر می‌شود.

وجود جریان در اقیانوس‌ها توسط دریانوردان کشف شده‌است. در اوایل قرن هیجدهم ناخدایان کشتی‌های تجارتی آمریکا از وجود گلف استریم و مسیر آن با خبر بودند و موقع سفر به اروپا از نیروی آن استفاده می‌کردند. اولین طرح از جریان گلف استریم در سال ۱۷۷۰ میلادی به وسیلهٔ بنیامین فرانکلین منتشر شد. در آن طرح جریان گلف استریم به صورت رودی عریض که در اقیانوس حرکت می‌کند، ترسیم شده‌است.

جریان‌های مهم دریایی.
عوامل ایجادکننده جریان‌های اقیانوسی

عوامل مختلفی در ایجاد جریان‌ها شرکت دارد، ولی نقش عمده با بادهای غالب است. در قلمرو بادهای غالب جهت جریان‌های سطحی با جهت باد یکی است. برخورد جریان‌ها به سواحل یا برآمدگی‌های زیر آب مسیر آن‌ها را عوض می‌کند. علاوه بر آن جریان‌های اقیانوسی نیز مثل هر متحرک دیگر در سطح زمین، از نیروی کوریولیس متأثر می‌شوند.

در حوضه قطب شمال تبخیر به علت سرمای زیاد فوق‌العاده ناچیز است از طرف دیگر رودهای بزرگ آسیا و اروپا مقدار زیادی آب به آن وارد می‌کند در نتیجه سطح آن نسبت به سطح عمومی کمی بالاتر است و به همین علت اختلاف سطح جریان‌هایی ایجاد می‌شود که آب‌های اضافی را به اقیانوس اطلس و آرام تخلیه می‌کند.

در دریای مدیترانه تبخیر بیشتر از میزان آبی است که به وسیلهٔ رودها و باران به آن وارد می‌شود. در نتیجه برای جبران این کمبود آب‌های اقیانوس اطلس در سطح به طرف مدیترانه جریان می‌یابد. آب‌های گرم و شور گلف استریم وقتی به آب‌های سرد قطبی می‌رسد در اثر سرد شدن سنگین‌تر شده به اعماق فرومی‌رود. جایی که دو جریان اقیانوسی به همدیگر نزدیک می‌شوند آب‌ها به عمق می‌رود و برعکس در جایی که دو جریان از هم دور می‌گردد آب‌های اعماق به سطح اقیانوس بالا می‌آید.

جریانهای بزرگ سطحی
جریان‌های اقیانوسی

 

اقیانوس اطلس

در دو طرف منطقه آرام استوایی بادهای آلیزه آب‌های سطحی اقیانوس را به سمت مغرب می‌راند، در نتیجه دو جریان در طرفین استوا ایجاد می‌شود. این دو به نام جریان استوایی شمالی و جریان استوایی جنوبی موسومند. بین این دو جریان، جریان دیگری در جهت مخالف دیده می‌شود که آن را ضد جریان استوایی نامیده‌اند. توده عظیمی از آب که بوسله جریان‌های استوایی شمال و جنوب استوا به سواحل آمریکا حمل می‌شود، اختلاف سطح زیادی ایجاد می‌کند. بالا آمدن سطح دریا در خلیج مکزیکو از عوامل مهم در پیدایش سیستم جریان گلف استریم است.

اقیانوس آرام

در اقیانوس آرام جریان استوایی بین مدار ۹ الی ۲۵ درجه شمالی حرکت می‌کند. این جریان از جنوب مکزیک شروع شده به سمت غرب رفته‌رفته قویتر می‌شود. در مغرب اقیانوس آرام در اثر برخورد به جزایر فیلیپین به دو شاخه تقسیم می‌شود. شاخه شمالی به تبعیت از برآمدگی جزایر ریوکیوتا جنوب ژاپن پیش می‌رود و از آنجا به مشرق بر می‌گردد. این شاخه که قویتر از شاخه جنوبی است، جریان کوروشیو (Kuroshio) نام دارد. در اقیانوس آرام جنوبی به علت وجود برجستگی‌ها و جزایر بیشمار مسیر جریان‌های اقیانوسی به اندازه سایر مناطق منظم نیست و اساساً کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‌است.

اقیانوس هند

در اقیانوس هند نقش باد در تشکیل جریان‌ها به روشنی دیده می‌شود. در این اقیانوس جهت و سرعت جریان‌ها به تبعیت از بادهای موسمی تغییر می‌کند. در زمستان نیمکره شمالی در شمال استوا جریانی به سوی غرب از جنوب خلیج بنگال و دریای عمان گذشته به سواحل سومالی می‌رسد. در جنوب از حدود خط استوا تا شش درجه عرض جنوبی ضد جریان استوایی از غرب به شرق حرکت می‌کند. این جریان از برگشت جریان قبلی تشکیل شده که در منطقه آرام استوایی جریان دارد.

حوضه قطب شمال در اطراف خشکی قطب جنوب

در حوضه قطب شمال حرکت آب‌ها مدار بسته‌ای را تشکیل می‌دهد که یک جهت حرکت آن بر خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت است. از این جریان بزرگ سه جریان انحرافی به طرف جنوب منشعب می‌شود و یکی از طریق دریای برینگ به اقیانوس آرام و دو جریان به نام‌های گرینلند شرقی و لابرادور به اقیانوس اطلس وارد می‌شود.

در اطراف خشکی قطب جنوب دو جریان گردابی در جهت عکس یکدیگر در حرکت است. جهت آن‌ها با جهت بادهای غربی و بادهای شرقی مطابقت می‌کند. جریان غربی در مجاورت قاره و جریان شرقی در شمال آن است. حد فاصل بین این دو جریان منطقه واگرای قطب جنوب است که در آنجا آب‌های اعماق به طرف بالا جریان دارد.

جریان عمقی اقیانوسها

جریان‌های گرم سطحی هر مسیری داشته باشند، بالاخره آب خود را به نواحی قطبی می‌برند. این آب در نواحی قطبی سرد و سنگین شده پس از اینکه در اعماق فرورفت به طرف استوا جریان می‌یابند. کیفیت جریان‌های عمقی به‌طور دقیق معلوم نشده‌است. به نظر می‌رسد که در اعماق زیاد، جریان‌هایی با سرعت خیلی کم وجود داشته باشد، ولی در اعماق کم جریان‌هایی کشف نشده که دارای سرعت قابل توجهی است.

مشهورترین جریان عمقی

در اکثر تنگه‌ها و گذرگاه‌هایی که دریاها را به اقیانوس‌ها یا به یکدیگر وصل می‌کند جریان‌های عمقی در جهت عکس جریان‌های سطحی وجود دارد. از همه مشهورتر جریان عمقی تنگه جبل‌الطارق است که در جریان جنگ جهانی دوم زیر دریایی‌های ایتالیا با خاموش کردن موتور خود به وسیلهٔ این جریان بدون سر و صدا وارد اقیانوس اطلس می‌شدند.دردريای مديترانه , ميزان تبخير ازميزان بارندگی بيش تر است درنتيجه درجه شوری دريای مديترانه ۳۹ و اقيانوس اطلس ۳۵ گرم بركيلوگرم است. اين اختلاف سبب میشود آب های شور و سنگين دريای مديترانه در امتداد كف تنگه حركت كنند و در آب های سبک تر اقيانوس اطلس فرو روند. هم زمان با آن , آب های سبک تر اقيانوس اطلس به مديترانه جريان می يابند و جانشين آب های شوری میشوند كه از آن خارج شده اند.

جریان گلف استریم

گلف استریم، رودخانه عظیم و مرموزی است که در اقیانوس نیلگون اطلس جاری است و یکی از عظیم‌ترین و نیرومندترین جریان‌های آب دنیا محسوب می‌شود. این جریان جالب در هر ساعت قریب یک صد میلیارد متر مکعب را با سرعتی بهت‌آور در میان تنگه‌های کرانه فلوریدا(Florida) سرازیر می‌کند و رودخانه‌های عظیم آمازون و می‌سی‌سی‌پی در برابر عظمت این جریان آب گرم به منزله رودهای کوچکی هستند. حرارت جریان آب گرم گلف استریم مساوی حرارتی است که از سوزاندن دو میلیون تن زغال بدست می‌آید. شدت و قدرت حرارت این جریان مرموز به حدی است که قادر است هوای تمام ممالک شمالی اروپا را گرم کند. اگر فرضاً مقدار ۱۵ درجه از حرارت این رودخانه کاسته شود. احتمالاً تمام ممالک شمالی اروپا مخصوصاً انگلستان مسکن اسکیموها خواهد شد.

قدرت عظیم این جریان

در قرن ۱۶ یکی از دریانوردان معروف جهان هنگام مسافرت به فلوریدا متوجه شد که کشتیش با اینکه در جهت باد موافق در حرکت است، به عقب کشیده می‌شود و این موضوع برای این دریانورد بینهایت تعجب‌آور بود، دریانوردان انگلیسی نیز که از کندی غیرقابل انتظار حرکت کشتی‌ها خود به ستوه آمده بودند از بنیامین فرانکلین چاره جوئی نمودند؛ و او پس از تبادل نظر با چند تن از دریا نوردان ماهر موفق به تنظیم نقشه جریان آب گلف استریم شد و از تنظیم نقشه گلف استریم چنین نتیجه گرفته شد که اگر کشتی‌ها از روی این جریان گرم به سوی اروپا حرکت کنند دو هفته زودتر به مقصد خواهند رسید.

علت وجود گلف استریم

بنیامین فرانکلین علت وجود گلف استریم را چنین استنباط نموده‌است: در اثر وزش باد ثابتی از آمریکا به سوی مغرب، آب‌های گرم خلیج مکزیک روی هم انباشته می‌شوند، در نتیجه سطح آب‌های گرم خلیج مکزیک نسبت به اقیانوس مجاور چند اینچ بلندتر می‌شود این آب‌ها طبیعتاً مخرجی باید بیابند تا خود را از این تراکم خلاص کنند و ناچار از بین شکاف بین تنگه فلوریدا و کوبا که دارای ۲۹ میل عرض و ۲۵۰ پا عمق می‌باشد. با سرعت عبور کرده و سپس مسافرت مرموز و بهت‌آور ۵۰۰۰ میلی خود را به سمت کشورهای اسکاندیناوی شروع می‌نماید. هنگامیکه جریان گلف استریم به اروپا می‌رسد، به دو قسمت شمالی و جنوبی تقسیم می‌شود قسمت شمالی آن به اقیانوس هند شمالی ریخته و قسمت جنوبی آن مجدداً مسیر بهدهای گرم آمریکا را پیش گرفته و به طرف خلیج مکزیک رهسپار و مجدداً حرارت اولیه خود را به دست می‌آورد. بنابراین گلف استریم را می‌تواند به یک رود عظیمی تشبیه نمود که طول آن ۱۲۰۰۰ میل می‌باشد طبق عقیده دانشمندان سه سال وقت لازم است تا گلف استریم مسافرت دورانی خود را طی نماید. برای اثبات این موضوع دانشمندان مزبور هزارها بطری محتوی نامه بزبان‌های مختلف روی جریان گلف استریم انداخته‌اند تا توانسته‌اند طول و مسیر آن را پیدا کنند. جهان دانش هنوز از اطلاعیه که دربارهٔ جریان آب گرم گلف استریم به دست آمده‌است قانع نشده‌است و برای کشف علل آن ناگزیر است راه‌های طویلی را بپیماید.

سایر جریانهای معروف دریائی

 

شوری

شوری (انگلیسی: Salinity‎) به معنای شوربودن یا وجود نمک محلول در پهنه‌های آبی است. شوری آب عامل مهمی در تعیین ویژگی‌های شیمیایی آب‌های طبیعی و فرایندهای زیستی آن است. شوری متغیری ترمودینامیکی است که همراه با دما و فشار ویژگی‌های فیزیکی آب مانند چگالی و ظرفیت گرمایی را تعیین می‌کند.

خط کانتوری بر روی نقشه که نقاط دارای شوری یکسان را به‌هم وصل می‌کند، خط هم‌شوری نامیده می‌شود.

میانیگن سالانه شوری آب سطح دریا در اقیانوس جهانی از اطلس اقیانوس جهانی، ۲۰۰۹

مفهوم وجود شوری در رودها، دریاچه‌ها و اقیانوس ساده است اما تعریف و اندازه‌گیری دقیق این مفهوم از نظر فنی و علمی چالش‌برانگیز است. به صورت مفهومی شوری عبارت است از مقدار نمک‌های محلول در آب. این نمک‌ها از ترکیباتی مانند سدیم کلرید، منیزیم سولفات، پتاسیم نیترات و جوش شیرین تشکیل شده که در یون‌ها حل می‌شوند. ماده حل‌شده به ماده‌ای گفته می‌شود که می‌تواند از یک فیلتر بسیار ریز بگذرد. قطر روزنه‌های این فیلتر را قبلاً ۰/۴۵ میکرومتر و امروزه ۰/۲ میکرومتر در نظر می‌گیرند. شوری را می‌توان به‌صورت شکلی از کسر جرمی نیز بیان کرد، یعنی جرم ماده حل‌شده در واحد جرم محلول.

معمولاً میزان شوری آب دریا حدود ۳۵ گرم در هر کیلوگرم (لیتر) است، گرچه این مقدار در نزدیکی سواحلی که رودها به دریا می‌ریزد، کمتر است. میزان شوری رودها و دریاچه‌ها ممکن است بسیار متفاوت و از ۰/۰۱ گرم در لیتر تا چند گرم در لیتر باشد، گرچه در برخی نقاط مقادیر بالاتر شوری نیز یافت می‌شود. میزان شوری دریای مرده بیش از ۲۰۰ گرم در هر لیتر است.

 

 

 

الگویی که در فایل زیر برایتان آماده شده است کمک میکند تا یافته هایتان را به خوبی طبقه بندی کنید و مطمئن شوید که همه کارها را به درستی انجام داده اید.

فایل را از اینجا بردارید و آن را تکمیل کنید.

1.ظرف پیرکس را با روغن نباتی پر کنید بسته به اندازه ظرفی که دارید مقار روعن میتواند بیتشر یا کمتر شود حدودا 4 لیوان روعن لازم خواهیدداشت. ( دقت کنید سطح میزی که روی آن کار میکنید از ریختن روعن آسیب نبیند)

2.دو قاشق مربا خوری آویشن را با روغن مخلطوکنید. برگه های اویشن کمک میکنند تا هر گونه حرکتی را در روغن مشاهده کنید.

3.ظرف را روی دو لیوان سرامیکی قرار دهید ( لیوانها باید مانند پایه عمل کنند.)

4.بعد از اینکه ظرف روی لیوانها ثابت شد به نحوه حرکت خرده های آویشن دقت کنید. قاعدتا در این مرحله نباید خرده ها حرمتی داشته باشند یا اینکه حرکت انها بسیار کم خواهد بود.

5.یک شمع را درست در وسط ظرف قرار دهید . حواستان به لیوانها باشد که محکم سر جایشان ایستاده باشند!

6.سیستمی که درست کرده اید باید شبیه تصویر زیر باشد:

7.شمع را روشن کنید و بگذارید روغن کمی حرارت ببیند. کم کم باید بتوانید همرفت را مشاهده کنید.

8.با گرم شدن روغن و شروع جریان، الگوی جریان را در دفتر آزمایشگاه خود ترسیم کنید.حتما چندین بار جریان حرکت را از بالا و اطراف ظرف به دقت مشاهده کنید.

9.الگویی که کشیده اید را با الگوی دوستان دیگرتان مقایسه کنید آیا تفاوتی میبینید؟

10. آیا الگوی متقارنی می بینید؟

  • آیا این الگو در دو طرف منطقه ای است که با شمع گرم شده است؟
  • آیا جریان صعودی مشاهده میکنید ؟ کجا؟
  • آیا جریان افقی مشاهده میکنید؟ کجا؟
  • آیا جریان رو به پایین مشاهده میکنید؟
  •  

11.دمای روغن را در قسمت های مختلف مدل اندازه گیری کنید.

    1. بزرگترین اختلاف دما که می توانید پیدا کنید در کجاست؟
    2. دما را در دفترچه آزمایشگاه خود ثبت کنید.

12.سرعت افقی جریان همرفت را در نزدیکی سطح مایع اندازه گیری کنید.

      1. خط کش را در بالای ظرف (جهت افقی و طول) قرار دهید تا فاصله یک تکه از آویشن را اندازه بگیرید.
      2. از یک کرنومتر برای اندازه گیری زمان لازم برای استفاده از یک تکه تک برای اندازه گیری مسافت مشخص استفاده کنید (مانند فاصله از جایی که به سطح خود تا جایی که شروع به سقوط می کند).
      3. برای بدست آوردن سرعت (به سانتیمتر در ثانیه) فاصله را بر حسب زمان تقسیم کنید.به عنوان مثال ، اگر پوسته 3 سانتی متر در 4 ثانیه حرکت کند ، سرعت آن 75/0 سانتی متر در ثانیه است.

13.طرح دیگری از مدل را با فلش درست کنید که جهت و سرعت جریان را نشان می دهد.

14.سرعت پوسته ها را در قسمت های مختلف مدل ، برخی قسمت ها درست در بالا یا کنار شعله و بعضی از قسمت ها بسیار دورتر از شعله اندازه گیری کنید. نتایج خود را در دفترچه آزمایشگاه خود ثبت کنید ، وقتی که شروع به اندازه گیری سرعت پوسته و همچنین دمای آن قسمت از روغن نباتی می کنید ،فاصله پوسته اویشن از شعله را نیز یادداشت کنید

    1. آیا همه اندازه گیری ها تقریباً یکسان هستند؟ بیشترین سرعت در کجا قرار دارد؟  کمترینسرعت  کجا است؟
    2. چه چیزی می تواند تغییرات سرعت را توضیح دهد؟
  1. شمع روشن دیگری را اضافه کنید و مراحل 11 تا 14 را تکرار کنید دوباره دمای روغن و سرعت پوسته ها اندازه گیری شود.
    1. چگونه افزایش گرما بر سرعت تأثیر می گذارد؟
  2. مرحله 15 را دو بار دیگر تکرار کنید تا شمع سوم  و سپس  شمع چهارم اضافه کنید  و اندازه گیری های دما و سرعت خود را تکرار کنید. تمام تلاش خود را بکنید تا تمام شمع ها بین لیوان ها قرار گرفته و روغن را به طور مساوی گرم کنید.
  3. یک نمودار دما از روغن در برابر سرعت جریان تهیه کنید.
    1. آیا بین دمای روغن و سرعت جریان ارتباطی مشاهده می شود؟

آیا می توانید نتایج خود را با کمربند نقاله جهانی مرتبط کنید؟ 

 

 

 

 

1.جزیره ای را به کمک یک قوطی وسط جریان فعلی ایجاد کنید . جریان ایجاد شده اطراف جزیره را طراحی کنید.

2.آیا میتوانید به فکر راهی برای اضافه کردن منطقه قطبی به سیستم باشید؟شاید بتوانید از یک کیسه یخ استفاده کنید.جریان را دوباره ترسیم کنید.

مراقب باشد کیسه یخ را نباید در روغن گرم وارد کنید.بگذارید روغن دمای مخیط را بدست بیاورد و کیسه یخ را در روغن سرد شده بگذارید.

3. ظرف پیرکس را با ظرف بزرگتری جابجا کنید.شمع ها را در مناطق مختلف قرار دهید و دوباره جریان را رسم کنید.