جریان همرفتی
امواج گرمایی درون آب را مشاهده کنید!
در این تجربه شما جریان همرفتی در آب را می بینید. آب گرمتر از آب سرد تر بالا میاید که تاُثیر آشوبناکی را باعث می شود که منجر به خمش نور،و دیدن چرخش سایه ها روی صفحه نمایش می شود.
وسایل مورد نیاز
- یک باطری 6 یا12 ولتی
- میله مسی
- یک آکواریوم کوچک ( یا ظرف شیشه ای با اضلاع مستطیلی )
- منبع نور (نور افکن یا چراغ قوه)
- جوهر رنگی
- صفحه نمایش
- دو سیم مسی
- گیره
- شیر آب
- اختیاری : کلید یا هر نوع رئوستا یا مقاومت متغییر
شرح آزمایش
از یک گیره جهت بستن سر مثبت باتری به یک سر میله مسی استفاده کرده ، واز گیرهُ دوم جهت بستن سر منفی باتری به انتهای دیگر میله مسی استفاده کنید. اگر بخواهید می توانید کلید را در مداربطور سری ببندید . کلید استفاده از وسیله را آسانتر می سازد.
ظرف را پر از آب کرده و سیم و میله مسی را طوری درون آن قرار دهید که میله، بطور افقی قرار گیرد. دو سیم را به ورودی باتری وصل کنید تا گرما تولید شود. منبع نور را به درون آب بتابانید، ونوری که از آب خارج می شود را روی صفحه ی سفیدی بیندازید. جریان هم رفتی را مشاهده کنید. اگر رئوستا یا مقاومت متغیر به مدار بسته اید، با تغییر جریان تغییر در الگوهای جریان همرفتی را مشاهده کنید. شما حتی می توانید جهت میله را عوض کرده و بررسی کنید که آیا تاُثیر مهمی در طرح همرفتی می گذارد یا نه. چند قطره جوهر رنگی ریخته و الگوهای همرفتی را مشاهده کنید.
چه اتفاقی در حال وقوع است؟
اگر آب را گرم کنید، همانند هوا منبسط شده و چگالی آن کاهش می یابد. با بستن سیم ها به باطری، میله ودر نتیجه آب اطراف آن گرم می شود، و چون چگالی آب گرم شده نسبت به آب اطراف( که سردتر است ) کمتراست، آب گرمتر به سمت بالا رفته و جای آب سردتر را می گیرد و جوهر همراه آن حرکت می کند.
از آنجایی که آب سرد و گرم چگالی متفاوتی می یابند ، ضریب شکست های آن ها نیز متفاوت می شود. نور وقتی از آب گرمتر وارد آب سردترمی شود( و یا بالعکس از آب سردتر وارد آب گرمتر می شود)، می شکند.
هنگامی که نور به سمت صفحه سفید خم شود آن منطقه روشن تر می شود. وقتی که نور ازصفحه سفید دور شود آن منطقه تاریک تر می شود. جای مناطق گرم و سرد دائماً عوض می شود، بنابر این تصویر دائماً روشن و خاموش می شود و مانند امواج گرما در هوا جریان می یابد.
