Почему дым выходит вертикально, затем резко в сторону под прямым углом?
Дым из трубы котельной сначала идёт вертикально вверх (стоит столбом), как это обычно и бывает в сильный мороз (у нас сейчас как раз стоят морозы 35-40 градусов), затем достигнув определенной высоты, резко под углом 90 градусов сворачивает вбок. После этого стелется уже строго горизонтально, как будто бы какой-то слой атмосферы не пускает дым выше. Визуально получается два слоя с резкой границей: нижний слой дыма, верхний слой голубого неба.
Почему так происходит?
Ответы (4):
Тут есть два явления.
Первое -- горячий дым поднимается вверх за счет начальной скорости струи, исходящей из трубы, а также за счет разности в плотностях горячего дыма и холодного воздуха. Скорость газовой струи значительно превышает как скорость диффузии в воздухе, так и скорость ветра, поэтому они не оказывают заметного влияния Постепенно струя дыма тормозится и охлаждается, и в какой-то момент она останавливается. И дальше дым растекается и разносится ветром.
А второе вызывает образование слоя дыма -- это инверсия в приземном слое, образующаяся часто в мороз. Воздух у поверхности из-за радиационного выхолаживания поверхности более холодный, чем наверху и имеет большую плотность, и в результате прекращается конвекция. Дым, занесенный на определенную высоту, на этой высоте так и остается, так как чтобы "утонуть" ниже или "всплыть" выше, он должен охладиться или нагреться, а неоткуда.
Атмосфера не однородна, в ней присутствуют течения, как в океане, в т.ч. разнесённые по высоте. Поэтому запросто может быть штиль на уровне земли, и ветерок на высоте метров 40. Сам такое наблюдал. Смотрится забавно)
Сначала дым идет по трубе, принимая ее форму (внутри трубы) и выходит в схожей форме по инерции и движению потока. Далее идет распределение получающейся дымо-воздушной смеси по плотностям (менее плотные частицы уходят вверх - подобие конвекции), причем распределение сильно зависит от температуры (как и плотность данной смеси), потому и дым начинает идти под углом примерно 90 градусов.
Думаю, что выходя из трубы, когда дым еще горячий, он поднимается за счет меньшей плотности. Через некоторое время его температура уравнивается с окружающим воздухом, плотность уравнивается, и дальше свободно растекается, как вода по полу.