Diskussion:Natürliche Konvektion

natürliche Konvektion kann auch nur den Auftrieb und die Thermik meinen, ich hatte für den Technikteil begonnen und höre hier auf; wenn Klimatologen und Meereskundler Inhalte einstellen kann es sein dass man die Technik besser wieder rausnimmt, das muss sich aber erst herausstellen--Kino 10:15, 20. Mai 2006 (CEST)

Ob Technik oder reine Natur, das Prinzip bleibt natürlich das Gleiche. --Diwas (Diskussion) 21:39, 11. Apr. 2013 (CEST)

interwiki?

Beschreibt dieser Artikel dasselbe Phänomen wie en:Natural circulation --schlendrian •λ• 22:10, 7. Apr. 2007 (CEST)

Ja, ich denke doch! --Diwas (Diskussion) 21:37, 11. Apr. 2013 (CEST)

Meteorologie

Vor Kurzem hatte ich recht kühn sogleich im Artikel Änderungen vorgenommen, die KaiKemmann prompt wieder rückgängig gemacht hat. Ich hätte sie also besser doch erst hier diskutieren sollen, was ich jetzt nachholen will.

Es geht um die Aussage: "Daraus resultiert, dass sich die Luft tagsüber über dem Land stärker erwärmt, dort aufsteigt (A) und kühlere Luft vom Meer her nachfließt." Das stimmt zwar im Gesamtresultat, ist in der Kausalbeziehung jedoch falsch dargestellt. Nicht die erwärmte Luft über dem Land löst die Luftbewegung aus, sondern die kühlere Luft über dem Meer. Die Aufwärtsbewegung der warmen Luft ist die Folge. Die kühlere, dichtere Luft verdrängt aufgrund ihres hydrostatischen Druckes die warme und damit weniger dichte (leichtere) Luft über dem Land. Ursache für die Dichteänderung ist die Erwärmung, Ursache für die Luftbewegung die Schwerkraft.

Auch die Aussage: "auf der Erdoberfläche kommt es aufgrund von Geländeformen und verschiedenen Oberflächen zu unterschiedlich starken Aufheizvorgängen. Warme Luftmassen lösen sich ab und steigen in Form von Thermik auf." ist irreführend. Auch hier werden warme Luftmassen durch dichtere der Umgebung nach oben verdrängt. Ein eigenständiges Ablösen und Aufsteigen warmer Luftmassen, wie es der vorhandene Text suggeriert, findet nicht statt. Es handelt sich immer um einen von der Schwerkraft bewirkten Auftrieb.

Dass der von mir in meiner ersten Änderung gewählte Ausdruck "wird aufgetrieben" etwas unglücklich ist, sehe ich ein. Aber bei der Aufwärtsbewegung warmer Luftmassen handelt es sich immer um Auftrieb. Der gebräuchliche Begriff "Aufsteigen" mag zwar anschaulicher sein, suggeriert jedoch eine Aufwärtsbewegung aus eigenem Antrieb und sollte deshalb in physikalisch korrekten Darstellungen vermieden werden. --Heggler (Diskussion) 22:35, 6. Feb. 2020 (CET)

http://de.wikipedia.org/wiki/Diskussion:Natürliche_Konvektion#Meteorologie

In der Erdatmosphäre finden ebenfalls zahlreiche Konvektionsvorgänge statt.[1] In Küstennähe findet man das Land-See-Windsystem. Da sich die Landmasse schneller aufheizt bzw. abkühlt, kommt es über dem Land zu stärkeren tageszeitlichen Schwankungen als über dem Wasser. Daraus resultiert, dass sich die Luft tagsüber über dem Land stärker erwärmt und damit leichter wird. Die Luft über dem Meer ist kühler und damit schwerer und beginnt deshalb unter die leichtere Luft über dem Land zu strömen und diese nach oben zu verdrängen. Die kühlere einströmende Luft wird über Land fortlaufend erwärmt, was die Luftbewegung in Gang hält. Nachts kühlt die Luft über dem Land stärker ab, was zur Folge hat, dass jetzt in umgekehrter Richtung die leichtere, wärmere Luft über dem Meer Auftrieb erhält (B).

Auch im Binnenland kommt es aufgrund von Geländeformen und verschiedenen Oberflächen zu unterschiedlich starken Aufheizvorgängen. Kalte, schwere Luftmassen strömen unter wärmere und verdrängen sie nach oben. Dieser Vorgang des Erwärmens und Zustromes weiterer kälterer Luft verläuft kontinuierlich, so dass sich ein ständiger warmer Luftstrom nach oben ausbildet, den wir Thermik nennen. Unterstützt werden können solche Luftbewegungen durch Kondensationsvorgänge, die die in einer Aufwärtsbewegung befindliche Luft weiter aufheizen, indem sie latente Wärme freisetzen und damit den Auftrieb beschleunigen.

Das sehe ich anders.

Dein Satz "Ursache für die Dichteänderung ist die Erwärmung, Ursache für die Luftbewegung die Schwerkraft" bringt es eigentlich schon auf den Punkt.

Im Gegensatz zur am betrachteten Ort (mehr oder weniger) unveränderlichen Schwerkraft findet durch die Erwärmung der Luft die entscheidende Zustandsänderung statt, die als unmittelbare "Ursache des Aufstiegs" anzusehen ist. Welche Bedingungen zusätzlich erfüllt sein müssen (Anwesenheit von Fluiden, Gravitation) ergibt sich aus dem Zusammenhang.

Würde sich die umgebende Luft abkühlen und darum die wärmer gebliebene Luft "auftreiben", dann würde ich dies als Ursache des Aufstiegs ansehen. In diesem Fall bleibt die umgebende Temperatur aber gleich, so dass die Erwärmung durch die Sonne ursächlich für den Aufstieg ist.

Dass der Prozess letztlich ohne die Gravitation nicht stattfinden würde, braucht nicht extra erwähnt werden, denn:

1. entspricht die Anwesenheit der Gravitation unserer Lebenserfahrung,
2. ist die die Gravitation -wie gesagt- unverändert vorhanden, kann also nicht die direkte Ursache für die Bewegung -im engeren Sinne- sein,
3. liefert der von Dir genutzte Begriff Thermik bereits die Erklärung für den Aufstieg der erwärmten Luft durch den hydrostatischen Druck der umgebenden kühleren Luft und schließlich
4. sollten wir uns an die Konventionen der üblichen Formulierungs- und Betrachtungsweisen halten, um den Leser nicht unnötig zu verwirren.

Man kann auch nicht in jeder Stelle eines jeden Artikels, die den Auftrieb von erwärmter Materie behandelt, das zugrundeliegende Konzept der atomaren Schwingung erläutern, die proportional zur Temperatur der Materie die Dichte eines Stoffes bestimmt.

Eine solche Erklärung gehört in Grundlagenartikel wie Schwerkraft/ Gravitation, Thermik und Konvektion. Wem das Konzept nicht einsichtig ist, der kann es dort ausführlich nachlesen.

beste Grüße

Kai Kemmann (Diskussion) - Verbessern statt löschen - 20:09, 10. Feb. 2020 (CET)

Hallo KaiKemmann,

danke für deine Gegendarstellung. So kann ich dir meine Gründe erläutern.

Erwärmung von Luft bewirkt Dichteverringerung, d. h. die Anziehung durch das Schwerefeld der Erde wird zwar kleiner, ist aber nach wie vor wirksam und zieht die Luft nach unten. Im Gegensatz zur weitverbreiteten landläufigen Vorstellung bewirkt sie nicht, dass sie aufsteigt. Die erwärmte Luft ist jedoch örtlich eingegrenzt und umgeben von kälterer, dichterer Luft, auf die die Schwerkraft stärker wirkt. Dies bedeutet hydrostatischen Druck mit der Folge, dass das dichtere Medium das weniger dichte zu unterwandern beginnt. Kalte Luft fließt unter die erwärmte und drückt jetzt diese entgegen der Schwerkraft nach oben. Die Erwärmung ist also nur mittelbare Ursache der Luftbewegung nach oben. Die unmittelbare Ursache ist die Verdrängung durch kältere Luft.

Wie sollten wir diese physikalischen Vorgängen darstellen? Ist es wissenschaftlich gesehen zulässig, von aufsteigender Luft zu sprechen, als würde ihr eine geheimnisvolle Kraft innewohnen, die sie entgegen der Schwerkraft nach oben treibt? Wir sagen ja auch, die Sonne gehe auf und unter. Aber da wissen wir alle, dass wir daraus nicht folgern dürfen, die Sonne drehe sich um die Erde. Bei der Thermik bin ich mir da nicht so sicher. Im Gegenteil wird hier tatsächlich Ursache und Wirkung regelrecht vertauscht. Da wird von Sog gesprochen, den ein Feuersturm auslöse oder, bei der Erklärung zur Entstehung von Tiefdruckgebieten, von Unterdruck, den die aufsteigende Warmluft hervorrufe, der dann den Wind am Boden verursache (auch bei diesen Themen habe ich bereits Änderungen veranlasst). Hier in Wikipedia soll es ja physikalisch richtig stehen und nicht falschen Vorstellungen, auch wenn sie noch so üblich sind, Vorschub geleistet werden.

Aber ich danke dir für die Diskussion. Ich möchte ja auch unbedingt, dass alles einer kritischen Betrachtung standhält. Dir noch eine gute Nacht oder, wenn du es erst später liest, einen schönen Tag. Viele Grüße--Heggler (Diskussion) 23:44, 10. Feb. 2020 (CET)

Wenn hier von "aufsteigender Luft" die Rede ist, dann wird damit keineswegs impliziert, dass dahinter eine "geheimnisvolle Kraft" steht.

Der Aufstieg wird selbstverständlich durch die Verdrängung durch kältere Luft bewirkt. Dies braucht nicht weiter erwähnt werden.

Wenn dies einer Minderheit der Leser nicht bewußt sein sollte, so schränkt dies das Verständnis des Artikels nicht oder nur wenig ein. Sollten sich im Einzelfall tatsächlich Verständnisprobleme ergeben, so ist es ein Leichtes, den äußerst hilfreichen internen Verweisen ("Wikilinks") zu folgen, um Näheres zu erfahren.

Du sagst "Die Erwärmung ist also nur mittelbare Ursache der Luftbewegung nach oben. Die unmittelbare Ursache ist die Verdrängung durch kältere Luft."

Dies ist reine Ansichtssache. Meiner Ansicht nach findet ohne Erwärmung kein Aufstieg statt. Somit ist die Erwärmung "unmittelbare" Ursache des Aufstiegs.

Genauso richtig ist es, dass aufsteigende Luft einen Sog auslöst und in einem Tiefdruckgebiet ein Unterdruck herrscht, denn diese Beschreibungen der Druckverhältnisse beziehen sich natürlich auf den üblichen atmosphärischen Druck in Erdnähe.

Wenn Du stattdessen als Referenzwert für "Sog" oder "Unterdruck" das im All herrschende Vakuum annehmen möchtest, dann kann es weder Sog noch Unterdruck geben, denn "weniger als Vakuum" geht bekanntlich nicht.

Bitte halte Dich an die üblichen Konventionen.

Wenn Du eine neue Sicht- und Formulierungsweise etablieren möchtest, dann müßtest Du Dich zunächst bemühen, damit Akzeptanz im Wissenschaftsdiskurs zu finden, denn die Wikipedia gibt nur "etabliertes Wissen" wieder.

Momentan erfüllst Du die Merkmale eines Man on a Mission (entschuldige den Anglizismus) und wirst vermutlich nicht auf viel Gegenliebe stoßen, um es milde auszudrücken ..

Kai Kemmann (Diskussion) - Verbessern statt löschen - 02:31, 11. Feb. 2020 (CET)

"Wenn hier von "aufsteigender Luft" die Rede ist, dann wird damit keineswegs impliziert, dass dahinter eine "geheimnisvolle Kraft" steht." Nichts kann gegen die Schwerkraft von selbst aufsteigen, auch nicht warme Luft. Es muss also eine Kraft dahinterstecken, die die Schwerkraft überwindet. Erwärmung ist keine Kraft, die etwas aufsteigen lässt. Was also wäre die Kraft? Sie wird nicht definiert. Also bleibt sie "geheimnisvoll".

"Der Aufstieg wird selbstverständlich durch die Verdrängung durch kältere Luft bewirkt." Gut, dann wären wir uns ja einig! Nichts anderes, als die Deutlichmachung dieser Kausalbeziehung ist mein Anliegen.

"Dies braucht nicht weiter erwähnt werden." Es wäre schön, wenn das allgemeiner Konsens wäre. Ist es aber nicht. Es wird geradezu das Gegenteil behauptet. "... Luft tagsüber über dem Land stärker erwärmt, dort aufsteigt (A) und kühlere Luft vom Meer her nachfließt." ist z. B. in dem Artikel zu lesen. "Nachfließen" ist etwas ganz anderes als "Verdrängen". "Nachfließen" ist Folge, "Verdrängen" ist aktive Ursache.

"Meiner Ansicht nach findet ohne Erwärmung kein Aufstieg statt. Somit ist die Erwärmung "unmittelbare" Ursache des Aufstiegs." Die unmittelbare Folge von Erwärmung freier Luftmassen ist deren Dichteverringerung und sonst nichts. Nur wenn dies in einem Schwerefeld zu Dichteunterschieden zu umgebenden freien Luftmassen führt, verursachen die dadurch entstehenden hydrostatischen Druckänderungen Luftbewegungen. Dies ist dann die mittelbare Auswirkung der Erwärmung. Im übrigen wird in einem Schwerefeld jedes(!) Medium mit geringerer Dichte als seine gasförmige oder flüssige Umgebung darin "aufsteigen". Erwärmte Luft ist eines unter vielen.

"Genauso richtig ist es, dass aufsteigende Luft einen Sog auslöst". "Verdrängung durch kältere Luft", wie du es oben sagst, bedeutet Druck. Sog aber ist gerade das Gegenteil. Nur eines von beiden könnte rein gedanklich zutreffen. Sog scheidet jedoch völlig aus, denn es gibt nur Druck, siehe Sog_Saugwirkung. Meine Einlassungen zu diesem Prinzip in Kamineffekt#Prinzip, Feuersturm, Aufwindkraftwerk#Funktion, Tiefdruckgebiet#Bodentief wurden gesichtet und offensichtlich für gut befunden. Nur du hast gelöscht, was ich verbessert habe. ;-) --Heggler (Diskussion) 12:07, 11. Feb. 2020 (CET)

Da Dir offensichtlich etwas daran liegt, würde ich anregen, dass Du die Thematik einmal bei den Physikern vorstellst und schaust, was die ganz generell da für eine Meinung zu haben ...

nette Grüße

Kai Kemmann (Diskussion) - Verbessern statt löschen - 01:37, 13. Feb. 2020 (CET)

Was die Physik betrifft, denke ich, dass meine Argumente hieb- und stichfest sind. Insofern sehe ich keine zwingende Notwendigkeit weitere kompetente Fachleute in unsere Diskussion einzubinden. Du kannst dies jedoch gern tun, solltest du nach wie vor Zweifel an meinen Darlegungen haben. Ich will mich da gern beteiligen. Sollte ich in den nächsten Tagen nichts in dieser Richtung von dir hören und du nicht ausdrücklich weitere Bedenken anmeldest, werde ich meine Änderungen an dem Artikel erneut einbringen.

Interessant ist, wie weit verbreitet diese falschen Vorstellungen über die Windentstehung sind. So kann man in Wetter-Online ein Video zu diesem Thema ansehen, das genau die von mir beanstandete Darstellung wiedergibt. http://www.wetteronline.de/wetter-videos/2019-08-10-ww?sort=date . Ich habe heute an Wetter-Online geschrieben und bin gespannt, ob ich eine Antwort erhalten werde und wenn ja, welche. Wenn sie dich dann auch interessieren sollte, werde ich sie gern hier wiedergeben.

"Sehr geehrte Damen und Herren,

mit Interesse schaue ich mir Ihre Wettervideos an. Bei dem Video "Wie entsteht Wind" vom 10.8.2019 habe ich allerdings ein Verständnisproblem. Mir drängt sich die Frage auf, wieso sich Luftmoleküle allein aufgrund von Erwärmung gegen die Schwerkraft nach oben bewegen können. Ich dachte immer, dass sie durch Erwärmung lediglich mehr Raum einnehmen und die Luft dadurch insgesamt leichter wird. Aber wie kann sie deswegen auch aufsteigen? Ich kenne keine physikalische Kraft die dafür verantwortlich sein könnte. Wie erklären Sie sich das?

Mit freundlichen Grüßen ---"--Heggler (Diskussion) 10:36, 13. Feb. 2020 (CET)

Die Antwort kam recht prompt. Hier ist sie:

"Hallo Herr Reinhold,

vielen Dank für Ihre Nachricht.

Hier liegt ein kleiner Denkfehler vor: Sie vergessen den Auftrieb, den die umgebende kühlere Luft auf die wärmeren Luftblasen ausübt. Sie können sich das Ganze auch wie riesige unsichtbare Heißluftballons vorstellen, nur, dass die erwärmten Luftpakete in der freien Atmosphäre von keiner sichtbaren Hülle umgeben sind. Dennoch vermischen sich die unterschiedlich dichten (unterschiedlich temperierten) Luftmassen nicht.

Wir wünschen Ihnen viel Freude bei der Nutzung von WetterOnline und allzeit gutes Wetter.

Mit freundlichen Grüßen ...

Unternehmenskommunikation"

Ich habe darauf geantwortet:

"... danke! Ja, so ist es sicher richtig. Wenn Sie sich aber bitte noch einmal Ihr Video

www.wetteronline.de/wetter-videos/2019-08-10-ww?sort=date

ansehen wollten, dann werden Sie feststellen, dass darin etwas ganz anderes ausgesagt wird. Dies hat mich zu der Anfrage an Sie veranlasst. Wollen Sie das so stehen lassen?"--Heggler (Diskussion) 14:34, 14. Feb. 2020 (CET)

Dann will ich auch mal meine Meinung dazu beitragen, aufgrund der Anfrage in der Redaktion Physik. Was der Praktikant oder meinethalben auch der oberste Unternehmenskommunikationsbeauftragte von wetteronline hier äußern ist nicht besonders weiterführend. Es geht darum, wie im Mainstream der Fachliteratur der Sachverhalt dargestellt wird - d a s ist unser Anspruch. Und da sind genau solche, von Heggler kritisierten Formulierungen unzweifelhaft "Mainstream" (oder setzt du hier an und ich habe dich falsch verstanden?). Sie müssten dann in der de-WP kritisiert und korrigiert werden, wenn es da in der Fachwelt eine relevante Debatte gäbe. Von dieser findet sich hier aber nichts.
Ich sehe auch den Widerspruch nicht so, wie du ihn konstruierst. Von einer Ursache-Wirkungs-Beziehung kann man dann schlecht sprechen, wenn beide Faktoren (geringere Dichte erwärmter Luft und umgebende nichterwärmte Luft) gleichermaßen unabdingbar sind. Das oft der eine Faktor zu kurz kommt ist ja gerade der Kitzel dabei, wenn man bei Kerzenflammen in der ISS mit der "heiße Luft steigt auf"-Logik plötzlich Schiffbruch erleidet. Das zu erkennen ist intelektuell schön und einer Enzyklopädie würdig. Aber es ist nicht unser Ziel, Volkserziehung zu leisten und sprachpuristisch an Trinkhalmen nicht mehr zu saugen (sondern die Umgebungsluft die Limo hochdrücken zu lassen), nur noch Schraubendreher zu verwenden (statt Schraubenzieher), Zitronenfalter abzuschaffen (denn sie falten ja keine Zitronen), Sonnenblenden ebenso ...
Es sollte also möglich sein, die etablierten Begründungsmuster so zu lassen, wie wir sie "da draußen" vorfinden und an passender Stelle (da tendiere ich aber klar zum Singular, nicht bei jeder passenden Stelle in diversen Artikeln) die Verhältnisse umfassend zu beleuchten. Mit Belegen, dass das auch Fachliteratur so sieht. Kein Einstein (Diskussion) 23:06, 14. Feb. 2020 (CET)

Das Wetteronline-Video ist tatsächlich haarsträubend, da steigt der Luftdruck, weil Moleküle absinken, und sinkt, weil sie aufsteigen. Diese Darstellung ist aber nicht im WP-Artikel enthalten. Also kein Problem für Wikipedia und seine Leser. --Diwas (Diskussion) 14:39, 15. Feb. 2020 (CET)

Kein WP-Problem? Das sehe ich anders. Worin unterscheidet sich denn das selbständige Aufsteigen erwärmter Luftmoleküle vom selbständigen Aufsteigen erwärmter Luft?--Heggler (Diskussion) 08:44, 17. Feb. 2020 (CET)

Im Video ist es so dargestellt, als wanderten einzelne Moleküle nach oben und ihre Nachbarmoleküle bleiben wo sie sind. Im WP-Artikel ist aber die Konvektion schon in der Einleitung und in den Abschnitten Grundlagen und Physikalische Hintergründe beschrieben. Das Land-See-Windsystem ist nur als Beispiel genannt. --Diwas (Diskussion) 15:55, 17. Feb. 2020 (CET)

Dass warme Luft aufsteigt, ist eine bloße Beobachtung, aber es liegt dafür doch gar kein "etabliertes Begründungsmuster" vor, das man "so belassen" könne. Es wird vordergründig als eigenständiger Vorgang wahrgenommen, ohne der Frage nachzugehen, was denn die Antriebskraft für dieses Phänomen sein könnte, dass sich etwas von selbst gegen die Schwerkraft bewegt. Darüberhinaus wird aus der Beobachtung eine rein gedankliche Begründung für den entstehenden Wind abgeleitet, die durch nichts belegt wird. Luft müsse nachfließen, da sonst die aufsteigende warme Luft ein Luftdefizit hinterlassen würde. Das ist absurd und hat mit Physik und Wissenschaft nichts zu tun. Hier werden Ursache und Wirkung auf den Kopf gestellt.

Der horizontale Wind ist die Ursache für die Aufwärtsbewegung der warmen Luft, nicht umgekehrt. Ohne diesen Wind bliebe sie dort wo sie ist. Erst der Wind drückt sie nach oben. Die Ursache für den Wind ist sich ändernder hydrostatischer Druck und die Ursache für den geänderten hydrostatischen Druck ist die lokale Dichteverringerung von Luft durch Erwärmung. Das habe ich doch nicht erfunden. Auftrieb, archimedisches Prinzip, hydrostatischer Druck, Schwerkraftheizung usw. sind etablierte Begründungsmuster. Nur wurden sie hier leider nicht angewendet, müssen sie aber, wenn wir Anspruch auf korrekte physikalische Erklärungen erheben. Ja, das allgemeine Erstaunen über die nicht entstehende Kerzenflamme in der ISS sollte uns anstoßen, subjektive Erklärungsmuster, die wir viel zu lange für objektiv gehalten haben, zu überdenken, damit wir damit eben nicht "plötzlich Schiffbruch" erleiden. Es geht hier nicht um bloße Formulierungen.--Heggler (Diskussion) 08:44, 17. Feb. 2020 (CET)

Nach ausgiebiger Diskussion hier: [[1]] und hier:[[2]] stelle ich nun meinen überarbeiteten Formulierungsvorschlag für eine Änderung des Abschnittes [[3]] zur Diskussion und hoffe, dass er Zustimmung findet:

In der Erdatmosphäre finden ebenfalls zahlreiche Konvektionsvorgänge statt. In Küstennähe findet man das Land-See-Windsystem. Da sich die Landmasse schneller aufheizt bzw. abkühlt, kommt es über dem Land zu stärkeren tageszeitlichen Schwankungen als über dem Wasser. Daraus resultiert, dass sich die Luft tagsüber über dem Land stärker erwärmt und damit leichter wird. Die Luft über dem Meer ist kühler und damit schwerer und beginnt deshalb unter die leichtere Luft über dem Land zu strömen und diese nach oben zu verdrängen (A). Die kühlere einströmende Luft wird über Land fortlaufend erwärmt, was die Luftbewegung in Gang hält. Nachts kühlt die Luft über dem Land stärker ab, was zur Folge hat, dass jetzt in umgekehrter Richtung die leichtere, wärmere Luft über dem Meer durch vom Land her zuströmende schwerere Luft Auftrieb erhält (B).

Auch im Binnenland kommt es aufgrund von Geländeformen und verschiedenen Oberflächen zu unterschiedlich starken Aufheizvorgängen. Kalte, schwere Luftmassen strömen unter wärmere und verdrängen sie nach oben. Dieser Vorgang des Erwärmens und Zustromes weiterer kälterer Luft verläuft kontinuierlich, so dass sich ein ständiger warmer Luftstrom nach oben ausbildet, den wir Thermik nennen. Unterstützt werden können solche Luftbewegungen durch Kondensationsvorgänge, die die aufsteigende Luft weiter aufheizen, indem sie latente Wärme freisetzen und damit die Aufwärtsbewegung beschleunigen. --Heggler (Diskussion) 07:47, 4. Mär. 2020 (CET)

Da ist was grundfalsch. Nichts wird leichter, wenn es erwärmt wird. Schrittchen für Schrittchen: Die Luft wird erwärmt, hat über dersleben Fläche dann aber immer noch 1,013 kg Masse und übt damit am Boden und allseitig einen Druck von 1013 mbar aus (denn Bodendruck ist Gewicht durch Fläche). Wenn sie nun erwärmt ist, nimmt sie bei gleichem Druck größeres Volumen ein (pV=NkT), der unterste Meter Luftschicht dehnt sich bei 10% Erwärmung (das sind so 27°, zB von 273K auf 300K) um 10% aus, hat also 10% geringere Dichte. (Gewicht und Druck der darüber liegenden Luftsäule bleiben dieselbe, nur eben in 10cm größerer Höhe als vorher.) Das dichtere kalte Gas neben der erwärmten Luftsäule strömt in diese ein (im Teilchenbild: mehr Teilchen fliegen von kalt nach warm als umgekehrt). Dadurch beginnen Dichte, Gewicht und Druck in der warmen Säule zu steigen - der ehemals unterste Meter (nun durch isobare Erwärmung schon 1,10 m) drückt die darüberliegende Säule nach oben - er dehnt sich aus. - Sind damit soweit alle einverstanden? --Bleckneuhaus (Diskussion) 18:43, 4. Mär. 2020 (CET)

Ich habe mir lange überlegt, ob ich leichter schreiben soll, um es allgemeinverständlicher zu machen. Selbstverständlich nimmt korrekterweise bei Erwärmung die Dichte ab, was in einem Schwerefeld eine geringere spezifische Gewichtskraft bedeutet. Früher hat man dafür den noch immer gültigen aber mittlerweile ungebräuchlichen Begriff Wichte verwendet. Also, ich ersetze gern das schwerer und leichter durch dichter und weniger dicht. Es wird sicher auch so von den meisten verstanden.

Zu beschreiben, wie genau die unterste Luftschicht bei Sonneneinstrahlung erwärmt wird, würde wohl den Rahmen bei diesem Thema etwas sprengen. Hier genügt es, ein kleines Luftpaket geringerer Dichte als Ganzes zu sehen, das von einem kühleren Luftpaket größerer Dichte unterströmt und damit nach oben gedrückt wird. Diese Luftpakete nehmen bei fortschreitender Erwärmung immer größeren Umfang an, bis das Zuströmen kühlerer Luftmassen von der Seeseite her als regelrechter Wind wahrgenommen wird. Sicher werden immer auch Konduktionsvorgänge, wie du sie beschreibst, in den Kontaktbereichen stattfinden. Aber diese sind m. E. hier vernachlässigbar.--Heggler (Diskussion) 20:23, 4. Mär. 2020 (CET)

Daran ist falsch ausgedrückt, dass das wärmere Luftpaket unterströmt wird. Die dichtere Luft strömt zunächst mal seitlich aus der Umgebung ein (der mikroskopische Mechanismus ist wie bei Konzentrationsgefälle und Diffusion). Natürlich heben tiefere Luftschichten, wenn sie durch Einströmen (und Erwärmen) dichter geworden sind, alle höheren an. Aber mit unterströmen assoziiert man doch wohl eher das, was bei (vorzugsweise) inkompressiblen Flüssigkeiten und impermeablen Körpern passiert. --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:50, 4. Mär. 2020 (CET)

Also gut, gehen wir ins Detail, was allerdings für den hier zu behandelnden Artikel eigentlich nicht unbedingt relevant ist. Dafür reicht m. E. eine grobere Betrachtung :-)

Die Erwärmung der Luft an sonnenbeschienener Oberfläche geschieht durch Konduktion. Es bilden sich direkt am Boden kleine Blasen warmer, weniger dichter Luft. Darüber liegt die noch nicht erwärmte, dichtere Luft, die aufgrund der Schwerkraft immer wieder solche Blasen umströmt, unter sie fließt, sie damit hochdrückt und selbst am Boden erwärmt wird. So entstehen allmählich immer größere Blasen warmer Luft und die schwerkraftbedingten Luftbewegungen werden immer weiträumiger. Schließlich strömt absinkende und seitlich ausweichende dichtere, kältere Seeluft unter die weniger dichte, warme Landluft und verdrängt diese nach oben, um dann sogleich selbst wieder erwärmt und verdrängt zu werden usw.. --Heggler (Diskussion) 23:12, 4. Mär. 2020 (CET)

Dies Bild mit "Unterströmen" würde für nur Volumenelemente mit undurchdringlichen Wänden [[Link-Text]]stimmen, für Gase und Flüssigkeiten, die mit verschiedenem Dichteprofil nebeneinander liegen, ist es falsch. In meinem alten Pohl, Einführung in die Physik Bd. I, §84 hab ich jetzt einen guten Beleg gefunden. Zwei Säulen nebeneinander mit verschiedenem Dichteprofil könnnen im Schwerefeld nicht im statischen Druck-Gleichgewicht stehen. Wenn irgendwo auf halber Höhe die Drücke gleich sind, hat die dichtere Säule unten höheren Druck, oben geringeren. Daher erfolgt nicht Unterströmen, sondern in der unteren Hälfte seitliches Einströmen in die weniger dichte Säule, darüber umgekehrt. (Das Buch ist immer noch im Handel, ich habe die 14. Auflage von 1959.) - Mit diesem Beleg hätten wir uns hier seitenlanges Argumentieren und Spekulieren ersparen können. Aber es müssten wohl manche Erklärungen, auch in Wikipedia, mal gecheckt werden. Im Übrigen braucht es für die Konvektion keine horizontalen Inhomogenitäten wie Deine kleinen warmen Blasen am Boden - oder meinest Du das Benard-Phänomen? --Bleckneuhaus (Diskussion) 10:44, 5. Mär. 2020 (CET)

Ja, genau das meine ich. Meine "kleinen Blasen" sind die Bénard-Zellen. Aber interessant ist, dass auch in dieser WP-Beschreibung das Aufsteigen zuerst kommt: "Die Flüssigkeit kommt aufgrund der Dichteunterschiede zwischen Ober- und Unterseite in Bewegung: an der warmen Unterseite dehnt sie sich aus und steigt aufgrund der geringeren Dichte nach oben, während die kältere, dichtere Flüssigkeit im oberen Bereich absinkt." Dies geschieht aufgrund der Schwerkraft und die Schwerkraft zieht nun mal ausschließlich nach unten. Besser wäre es also zu sagen: "Die kältere, dichtere Flüssigkeit im oberen Bereich sinkt ab und verdrängt die warme aufgrund deren geringerer Dichte nach oben."

Zum Thema Unterströmen vs. Einströmen: Das können wir ja im ganz einfachen Selbstversuch jederzeit überprüfen. Wenn wir Wasser in ein (mit Luft gefülltes) Glas gießen, dann haben wir temporär Säulen ungleicher Dichte nebeneinander. Wir stellen fest, dass das Wasser unter die Luft fließt (strömt) und diese nach oben verdrängt. Am Schluss haben wir eine waagrechte Trennfläche zwischen den Fluids ungleicher Dichte. Dieser Effekt tritt immer ein, wenn Fluids unterschiedlicher Dichte zusammmenkommen, egal wie groß deren Dichteunterschied ist. Auch deren Viskosität verändert allenfalls den zeitlichen Verlauf und es treten unterschiedlich starke Vermischungs- und ggf. Konduktionseffekte an den Grenzflächen auf. --Heggler (Diskussion) 12:47, 5. Mär. 2020 (CET)

Ist keine Überprüfung, weil der Aufbau sich in einen entscheidenden Punkt nicht wiedergibt: er hat eine Phasengrenze (sogar mit Oberflächenspannung) Luft-Wasser. Besser wären zB zwei Wassersäulen, verschieden angefärbt.

Aber um welchen Unterschied geht eigentlich diese unendliche Debatte: Du willst schreiben (wenn ich recht verstehe): als erstes zieht die Schwerkaft die kalte Luft nach unten, als Folge verdrängt sie unten die warme - doch wohl wegen erhöhten Drucks oder weshalb sonst? - und ich sage: die kalte Luft hat keinen Grund, unten plötzlich höheren Druck zu machen, solange sie nicht insgesamt an Masse gewinnt (denn Druck = Säulengewicht/Fläche). Die Masse kann nur durch seitliches Einströmen kommen. Bei mir steigt nicht der Druck im kalten, sondern steigt, wo erwärmt wird, und zwar in jeder Höhe außer am Boden (denn Druck = Säulengewicht/Fläche auch hier) - weil die Abnahme mit der Höhe geringer wird. Die geringer werdende Druckabnahme mit der Höhe ist im Versuch leicht zun zeigen (siehe etwa Pohl, dort mit einer aus anderen Gründen spezifisch leichteren Gassorte). Darus resultiert ein seitliches Eindringen in die kalte Säule - und das alles geht sowieso so schnell, dass eine zeitliche Reihenfolge nicht beobachtbar ist, sondern bestenfalls eine sich entwickelnde zirkuläre Konvektionsströmung. - Wenn ich Dich nicht richtig verstanden habe, dann präzisiere bitte den Satz mit Deinem Punkt (aber bitte ganz direkt). --Bleckneuhaus (Diskussion) 18:14, 5. Mär. 2020 (CET)

Durch Erwärmung verringert sich bei gleichbleibendem Gasdruck die Dichte der Luft und damit deren hydrostatischer Druck am Boden einer Luftsäule. Der hydrostatische Druck einer kälteren, dichteren Luftsäule ist somit größer als der einer warmen und damt weniger dichten. Da der hydrostatische Druck am Boden am größten ist, ist auch die Druckdifferenz zweier unterschiedlich dichter Luftsäulen am Boden am größten. Druckdiffernzen wollen sich ausgleichen. Es kommt deswegen in Bodennähe zu einer Luftbewegung von der kalten zur warmen Luftsäule. Dichtere Luft fließt unter die weniger dichte und hebt diese damit an. Die Luftbewegung kommt zum Stillstand, sobald die Druckdifferenz ausgeglichen ist. Ist es so ok?--Heggler (Diskussion) 19:20, 5. Mär. 2020 (CET)

"Durch Erwärmung verringert sich ..... hydrostatischer Druck am Boden einer Luftsäule." wird auch durch Wiederholung nicht richtig. Der Bodendruck erhöht sich dann und nur dann, wenn die Masse der Luftsäule zunimmt. Nimmst Du etwa eine andere Formel als Bodendruck = Gewicht/Fläche? --Bleckneuhaus (Diskussion) 00:14, 6. Mär. 2020 (CET)

"Der Bodendruck erhöht sich dann und nur dann, wenn die Masse der Luftsäule zunimmt." Ja! Das ist bei Abkühlung und der damit verbundenen Dichtezunahme der Fall. Da sind wir uns völlig einig. Bei Erwärmung tritt folgerichtig das Gegenteil ein. Die Dichte, also die Masse pro Raumeinheit und damit der Druck am Boden verringern sich. Wo ist das Problem?--Heggler (Diskussion) 20:18, 6. Mär. 2020 (CET)

Wenn ich Dich da richtig verstehe, kommt mir das wie ein vollkommenes Unverständnis Deinerseits vor. Die Masse (pro Flächeneinheit) der Luftsäule ist die Gesamtmasse, die sich ausschließlich dann ändert, wenn Materie von außen ein- oder nach außen abströmt (Kontinuitätsgleichung), aber sicher nicht bei einer Änderung der Dichteverteilung über der Höhe. Wenn Du da nicht zustimmen kannst, weiß ich nichts weiteres, als Dir mal ein gutes Physikbuch zu empfehlen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:37, 6. Mär. 2020 (CET)

Ich hab zwar kein sehr großes theoretisches Hintergrundwissen und auch nicht die Resourcen, das zu recherchieren, dennoch denke ich, ihr habt beide zum Teil recht. Wenn eine Luftsäule sich im unteren Bereich ausdehnt und den oberen Teil verdrängt, dann wird doch der obere Teil nicht nur nach oben, sondern auch seitlich verdrängt, also auch in Richtung der kälteren Luftsäule, die ja oben keinesfalls dichter und, wenn die Luftsäule auf der wärmeren Seite angehoben wird, eher einen niedrigeren Druck aufweist, als die unten erwärmte (angehobene). Folglich besteht in Verbindung mit dem größeren Dichte- und Druckgradienten in der kälteren Luftsäule am Boden ein größerer Druck (nachdem sich die benachbarte erwärmte Luft ausgedehnt hat und in der Höhe Luft verdrängt hat). Dann strömt die kalte Luft am Boden seitlich (je tiefer desto stärker) zur Warmzone. Nach meinem Verständnis strömt gleichzeitig oben Luft zum kalten, unten Luft zum warmen. Das kann doch nicht grundsätzlich anders sein als in einer hohlen Kugel, in der sich rechts Süßwasser, links Salzwasser befindet und dann das Salzwasser nach unten und das Süsswasser noch oben fließt. Die Grenzfläche dreht sich von senkrecht über schräg nach waagerecht. Es mag ja sein, dass der Druck mikroskopisch so wirkt, dass Moleküle sich eben überwiegend jeweils zur Niedrigdruckseite bewegen, makroskopisch sollte aber einfach unten das Fluid zur warmen, oben zur kalten Seite fließen. --Diwas (Diskussion) 05:29, 7. Mär. 2020 (CET)

Wenn ich ein Gefäß nehme mit einer senkrechten Trennwand, links Wasser einfülle und rechts Luft - naja, die ist ja immer drin ;) - und dann die Trennwand entferne, ist in nullkommanichts das Wasser unter die Luft gelaufen, nach ein paar Überschwingern getrennt durch eine absolut waagrechte Fläche. Was ist passiert? Das Wasser sank aufgrund seines größeren hydrostatischen Druckes nach unten und strömte unter die Luft. Am Boden hätten wir ein deutliches Fließen des Wassers von links nach rechts wahrnehmen können. Hydostatischer Druck entsteht aufgrund der Schwerkraft und ist dichteabhängig. Je größer die Dichte, desto größer ist dieser Druck. Wenn der Dichteunterschied nicht so groß wäre wie zwischen Wasser und Luft, etwa wie im Beispiel @Diwas' zwischen Salz- und Süßwasser, passiert dasselbe, nur dauert es ein wenig länger und die Trennfläche wird nicht so scharf, weil dort eine gewisse Vermischung stattfindet. (Übrigens, die allgegenwärtige Molekularbewegung in Fluiden, die brownsche Bewegung hat mit den durch Schwerkraft verursachten gleichmäßigen Bewegungen größerer Massen nichts zu tun. Beide Bewegungsarten treten völlig unabhängig voneinander auf.)

Beim hier zugrundeliegenden Artikel rührt der Dichteunterschied zwischen der Luft über dem Meer und der über dem Land von ihrer unterschiedlichen Erwärmung her. Entsprechend strömt tagsüber kältere, dichtere Meerluft unter die wärmere, weniger dichte Landluft und verdrängt diese nach oben. Nachts kehrt sich entsprechend der umgekehrten Temperaturverhältnisse die Windrichtung um.

Sollte es keine substantiellen Einwände oder abweichende Formulierungsvorschläge geben, werde ich in ein paar Tagen diesen Sachverhalt entsprechend der oben vorgestellten Formulierung im Artikel einbringen. --Heggler (Diskussion) 23:56, 7. Mär. 2020 (CET)

Quetsch: Wenn Du die Einwände noch nicht bemerkt haben solltest, lies bitte noch einmal weiter oben nach. Ist alles schon gesagt. --Bleckneuhaus (Diskussion) 11:25, 8. Mär. 2020 (CET)

Grundsätzlich, im Endeffekt, stimme ich mit deiner Sichtweise überein. Ich bin aber nicht sicher, über welche (möglicherweise molekularen) Abläufe sich statischer Druck manifestiert. So oder so ist mir nicht ersichtlich, warum die zunächst senkrecht angeordnete Grenzflache zwischen zwei nebeneinander (links warm, rechts kalt) stehenden unterschiedlich dichten Luftsäulen sich nicht infolge der Druckgradienten so drehen sollte, dass zwischenzeitlich die Grenzfläche von unten links nach oben rechts verläuft und bei fehlen weiterer Energiezufuhr dann anders als waagerecht (oben warm, unten kalt) verlaufen sollte. Dabei hat offensichtlich der Druck und der horizontale Druckverlauf über diesen betrachteten Volumina zwar Einfluss, kann aber nicht verhindern, dass die Grenzfläche zwischen den beiden Luftvolumina sich wie beschrieben dreht, solange kein wesentliches Luftvolumen weiter nach oben steigt, oder von weiter oben nach ganz unten sinkt. --Diwas (Diskussion) 08:19, 8. Mär. 2020 (CET)

Die "Grenzfläche" zwischen zwei Gasen ist nur eine gedachte, physikalisch unscharf und nur durch Mittelwertbildung aus dem Profil von Temperatur, Konzentration o.ä. zu ermitteln. Auf sie können daher keine Kräfte ausgeübt werden, also auch kein Druck. Zur Veranschaulichung ist sie sicher sehr nützlich, als Grundlage einer Erklärung taugt sie nicht. --Bleckneuhaus (Diskussion) 11:25, 8. Mär. 2020 (CET)

Die "Grenzfläche" ist natürlich keine scharfe, sondern eine Schicht, die durch Konduktion, Diffusion und Verwirbelung gebildet wird, insgesamt aber horizontal (später ggf. vertikal) einen Dichtegradienten und ggf. (zeitweise, lokal) einen Druckgradienten aufweist. Eine Erhöhung des Drucks bei der Erwärmung geschieht doch unmittelbar, wird aber durch Ausdehnung kompensiert. Warum sollte die Ausdehnung nur nach oben geschehen? Aber die Luftsäule oberhalb der erwärmten Luftschicht wird (stärker) angehoben. Dadurch ergibt sich in der Höhe ein horizontaler Druckgradient von der warmen zur kalten Seite (abnehmend), weil die Dichte mit der Höhe normalerweise abnimmt und jetzt die dichteren Luftschichten (über der erwärmten Luft) angehoben wurden. Also strömt oben Luft zur kalten Seite. Dadurch sinkt der Druck am Boden der erwärmten Seite. Unten stellt sich ein Druckgradient von der kalten zur warmen Seite (abnehmend) ein. Also strömt Luft unten von kalt nach warm. Muss man in diesem Artikel erklären, warum in einem Gas Druckunterschiede ausgeglichen werden? --Diwas (Diskussion) 23:02, 8. Mär. 2020 (CET)

@Bleckneuhaus: "Quetsch: Wenn Du die Einwände noch nicht bemerkt haben solltest, lies bitte noch einmal weiter oben nach. Ist alles schon gesagt."

Der Grund für meine beabsichtigte Änderung im Artikel ist, die Abfolge der physikalischen Prozesse besser darzustellen. Mir ist aus deinen Ausführungen bisher nicht ersichtlich geworden, warum die bestehende Beschreibung besser sein und deshalb beibehalten werden sollte. Könntest du das bitte einmal in einer kurzen Zusammenfassung herausstellen?

@Diwas: "Ich bin aber nicht sicher, über welche (möglicherweise molekularen) Abläufe sich statischer Druck manifestiert."

Wir kennen die 4 physikalischen Grundkräfte, von denen hier nur 2 eine Rolle spielen, die elektromagnetische und die gravitative Wechselwirkung. Sie unterscheiden sich in ihrer Stärke um viele Größenordnungen. Das bedeutet, dass die Gravitation in der molekularen Beziehung praktisch keine Rolle spielt. Sie wirkt wahrnehmbar nur auf die Masse der Atome, nicht auf deren unmittelbare Wechselwirkung zueinander. Von ihr bewirkter statischer Druck manifestiert sich somit nicht in molekularen Abläufen.

@Diwas: "So oder so ist mir nicht ersichtlich, warum die zunächst senkrecht angeordnete Grenzflache zwischen zwei nebeneinander (links warm, rechts kalt) stehenden unterschiedlich dichten Luftsäulen sich nicht infolge der Druckgradienten so drehen sollte, dass zwischenzeitlich die Grenzfläche von unten links nach oben rechts verläuft und bei fehlen weiterer Energiezufuhr dann anders als waagerecht (oben warm, unten kalt) verlaufen sollte."

Die Einwirkung der Schwerkraft führt zu Druckgradienten und diese zu Massebewegungen. Wie diese genau ablaufen ist eine Wissenschaft für sich. Wir beobachten z. B. die Bildung von Blasen, d. h. von großen Molekülpaketen, die sich nur gemeinsam bewegen und jedes hat temporär seine eigenen Grenzflächen. Das Ganze läuft chaotisch und turbulent ab, bis sich am Schluss eine beruhigte, waagrechte Grenzfläche ausbildet.

@Bleckneuhaus: "Die "Grenzfläche" zwischen zwei Gasen ist nur eine gedachte, physikalisch unscharf und nur durch Mittelwertbildung aus dem Profil von Temperatur, Konzentration o.ä. zu ermitteln. Auf sie können daher keine Kräfte ausgeübt werden, also auch kein Druck. Zur Veranschaulichung ist sie sicher sehr nützlich, als Grundlage einer Erklärung taugt sie nicht."

Ja. Wir müssen nur berücksichtigen, dass es sie bei der natürlichen Konvektion irgendwie gibt. Es geht nicht alles, jedenfalls nicht sofort und auch nicht immer, ineinander über.

@Diwas: "Eine Erhöhung des Drucks bei der Erwärmung geschieht doch unmittelbar, wird aber durch Ausdehnung kompensiert. Warum sollte die Ausdehnung nur nach oben geschehen? Aber die Luftsäule oberhalb der erwärmten Luftschicht wird (stärker) angehoben."

Wir sollten immer im Auge behalten, dass natürliche Konvektion ausschließlich auf die Einwirkung der Schwerkraft zurückzuführen ist, die molekulare Druckerhöhung jedoch auf die elektromagnetische Wechselwirkung. Beides hat nichts miteinander zu tun und sollte bei unserer Betrachtung strikt voneinander getrennt werden. Letzteres bewirkt nur die Dichteveränderung, die dann aufgrund der Schwerkraft zur natürlichen Konvektion führt. Die durch die Volumenänderung verursachte Bewegung bei den Randbereichen ist imho vernachlässigbar.

@Diwas: "Muss man in diesem Artikel erklären, warum in einem Gas Druckunterschiede ausgeglichen werden?"

Ich denke, nein. Es sollte allein klar herausgestellt sein, durch was jeweils die Luftbewegungen ausgelöst werden.--Heggler (Diskussion) 09:46, 14. Mär. 2020 (CET)

Seewind

Das ganze Land-See-Windsystem muss hier nicht erklärt werden, die Erklärung gehört in den verlinkten Artikel. Hier sollte nur eine knappe Zusammenfassung sein, warum man auch in dem Falle von einer natürlichen Konvektion spricht. Sciencia58 (Diskussion) 22:33, 22. Nov. 2021 (CET)