El calor sube o baja:
¿Por qué sube el aire caliente y el aire frío se queda abajo? ¿Es porque tienen diferentes densidades?
Respuesta 1:
Esencialmente sí. Cuando el aire se calienta es porque está absorbiendo energía en forma de calor. La energía absorbida hace que las moléculas en el aire se muevan y se expandan, disminuyendo la densidad de aire. Lo opuesto es cierto para el aire frío. Es más denso porque las moléculas están más juntas y están más juntas porque los enlaces absorben menos energía y, por lo tanto, no se mueven tanto. ¡Espero que ayude!
Respuesta 2:
Tienes razón. Las moléculas del aire caliente se mueven más rápido que las moléculas en el aire frío. Debido a esto, las moléculas en el aire caliente tienden a estar más separadas en promedio, dando al aire caliente una menor densidad. Eso significa que, para el mismo volumen de aire, el aire caliente tiene menos moléculas y por lo tanto pesa menos. Entonces, como el aire frío pesa más, se hunde, impulsando el aire caliente hacia arriba
Respuesta 3:
Básicamente sí. Nuestra atmósfera, como un cuerpo de agua, es un fluido que tiene una densidad que está determinada por un equilibrio entre la gravedad y la presión (más la temperatura). La presión generalmente es más alta cuanto más cerca está de la superficie de la tierra. Si coloca una “burbuja” de aire caliente en un “mar” de aire frío, el aire caliente puede tener una densidad menor pero la misma presión que el aire frío. Esta burbuja luego flota hasta que alcanza un nivel en la atmósfera donde su densidad coincide con la del aire circundante.
Aquí hay una página web que analiza cómo funcionan los globos aerostáticos, que también tiene más detalles: