¿Qué es la convección natural?
La convección natural es un tipo de transferencia de calor en la que las fuerzas no humanas influyen en el enfriamiento y calentamiento de fluidos, como gases y líquidos. La transferencia de calor crea un ciclo llamado corriente de convección donde un fluido tibio es reemplazado por uno más frío. Todos los fluidos y la materia están hechos de pequeños bloques de construcción llamados átomos, que se agrupan en moléculas. El movimiento de estas moléculas es lo que hace que los fluidos suban o bajen.
La convección natural ayuda a explicar muchos de los sistemas naturales de la Tierra, como las corrientes oceánicas y las capas atmosféricas. Esto contrasta con la convección forzada, que funciona según el mismo principio pero presenta una fuente de calor creada por dispositivos artificiales, como ventiladores de aire o agua que aceleran el ciclo de transferencia de calor. Tanto la convección forzada como la natural se pueden usar para fines específicos, como calentar casas o un suministro municipal de agua.
Cuando actúan sobre una fuente de calor, como el sol o el calor subterráneo, los fluidos a menudo se elevan. Por ejemplo, cuando el sol calienta la superficie de la Tierra, el aire en el suelo es casi siempre más cálido que el aire más alto en el cielo. El calor expande los espacios entre las moléculas, aligera el aire y lo eleva por encima de la superficie. A medida que el aire asciende más lejos del suelo caliente, las moléculas se enfrían y comprimen. Este aire más frío y pesado es arrastrado por la gravedad, donde se calienta nuevamente y comienza el ciclo nuevamente.
Las corrientes oceánicas también se crean debido a la convección natural, combinada con cambios en el viento y la densidad del agua salada. Los vientos fríos que pasan sobre la superficie del agua hacen que las moléculas se compriman y se hundan hacia el fondo del océano. A medida que el agua se acerca al ecuador, se calienta y vuelve a subir. Esto crea corrientes oceánicas masivas que fluyen a lo largo de las costas continentales y afectan el clima en las regiones terrestres circundantes.
Típicamente, un componente importante en la convección natural es la Ley de Enfriamiento de Newton. Esta ley científica establece que la velocidad a la que una sustancia pierde calor está directamente relacionada con la temperatura del objeto que actúa sobre ella. En otras palabras, cuanto más frío es el objeto, más calor perderá el fluido. Un ejemplo de esta ley en acción es el efecto de agregar cubitos de hielo a una bebida: un cubo solo eliminará una pequeña porción de calor, pero un puñado enfriará la bebida mucho más rápido.