Che cos'è la convezione?

La convezione è sostanzialmente il movimento di qualsiasi molecola attraverso qualsiasi stato fluido, compresi liquidi e gas. È la forma primaria di calore e trasferimento di massa sulla Terra e può essere trovata in molti sistemi in tutto il mondo. Molte persone hanno familiarità con il riscaldamento del loro cibo o delle loro case, e svolge anche un ruolo fondamentale nella creazione delle condizioni meteorologiche del pianeta.

Esistono due tipi principali di convezione: forzata e naturale. La convezione forzata si verifica quando il mezzo che trasferisce il calore si muove da solo, ad esempio quando l'aria viene spinta da un ventilatore. In questo caso, il calore viene erogato dal movimento dell'aria del fluido, ma in realtà non sta causando il movimento. A volte anche la convezione forzata viene definita anche "induzione di calore".

La convezione naturale si verifica quando il mezzo che trasferisce il calore viene ispirato a muoversi dal calore stesso. Ciò accade sia perché il mezzo si espande man mano che si riscalda, come nel caso dei gas, sia perché la galleggiabilità provoca l'innalzamento del fluido più caldo. Questo modulo è talvolta indicato anche come convezione libera. I due tipi, forzati e naturali, si verificano spesso allo stesso tempo, dove il calore fa muovere un po 'il fluido, ma si muove anche a causa di un'altra forza. In questo caso, viene indicato come convezione mista.

La convezione forzata può essere vista in molti luoghi del mondo, sia negli oggetti creati dall'uomo che nel mondo naturale. Ad esempio, un forno a convezione forza l'aria calda a circolare attraverso il forno usando una ventola. Sebbene l'aria possa muoversi un po 'da sola, la forza consente un'erogazione uniforme del calore. All'interno del corpo umano, il sistema circolatorio è un altro grande esempio di convezione forzata. Il sangue, tra i suoi molti altri usi, agisce sia come agente riscaldante che come agente refrigerante per il corpo ed è forzato attraverso il sistema circolatorio.

La convezione naturale può essere vista più facilmente posizionando qualcosa sopra una fonte di calore non ventilata, come un radiatore. Quando l'aria direttamente sopra il riscaldatore viene riscaldata, aumenta perché è più galleggiante rispetto all'aria fredda che la circonda. Se metti un pezzo di carta velina sopra la stufa, vedrai che viene trasportato verso l'alto dal movimento naturale dell'aria. Allo stesso modo, in un liquido puoi vedere lo stesso effetto sul lavoro riscaldando un liquido colorato e posizionandolo in un liquido più freddo di un colore diverso. Il liquido caldo si solleverà.

La convezione svolge un ruolo fondamentale nella creazione delle correnti oceaniche e quindi aiuta a regolare gli schemi meteorologici in tutto il mondo attraverso un massiccio sistema di convezione. Le correnti d'acqua calda, riscaldate dal sole, si dirigono dall'equatore verso i poli e mentre viaggiano si raffreddano costantemente, aiutandole ad affondare. Una volta lì si rialzano e iniziano a muoversi di nuovo, formando un enorme nastro trasportatore che in alcuni casi può richiedere fino a 1.600 anni per completare il suo viaggio.