Cos'è la convezione gratuita?
La convezione libera, nota anche come convezione naturale, è un fenomeno che si verifica quando un fluido o un gas si muove a seguito di cambiamenti di densità che si verificano al suo interno, piuttosto che in risposta a una fonte esterna di movimento come un ventilatore o una turbina. La convezione naturale può essere vista, non sorprendentemente, in natura, dove svolge un ruolo in una serie di diversi processi naturali e può anche essere vista in ambienti controllati dall'uomo, che vanno dalla cucina al laboratorio di chimica. Ciò differisce dalla convezione forzata, in cui il movimento è forzato dal movimento di un dispositivo come una ventola, come si vede in un forno di convezione.
La convezione naturale si verifica quando i fluidi diventano instabili. Un'area diventa più calda degli altri, perdendo la densità e inizia a salire, creando una piccola corrente. Man mano che aumenta, il calore viene trasferito nel fluido più fresco circostante. Appariranno correnti e vortici. In un semplice esempio di convezione naturale, se si lascia cadere l'acqua calda tinta di coloramento alimentare in una ciotola di vetro trasparente di freddo non orientatoater, sarà possibile tracciare il movimento dell'acqua tinta fino a quando la miscela si stabilizza e il movimento si ferma.
La legge di Newton di raffreddamento svolge un ruolo fondamentale nella convezione libera. Secondo Newton, il tasso di variazione per quanto riguarda la temperatura all'interno di un fluido può essere considerato proporzionale alla differenza tra il fluido e l'ambiente circostante. Ciò influenza la convezione gratuita, perché le temperature mutevoli creano instabilità, il che porta alla convezione libera. Ad esempio, i sistemi meteorologici sono fortemente influenzati dal movimento dell'aria calda e fredda che sono influenzati dalla radiazione solare, dal contatto con acqua fredda e così via.
La circolazione degli oceani del mondo è una conseguenza diretta della libera convezione. Mentre l'acqua si sposta verso i poli, si raffredda e diventa più densa, affondando verso il fondo. Nel frattempo, l'acqua che si muove verso l'equatore si riscalda e diventa più leggera, salendo in superficie.Ciò crea una serie di correnti complesse in tutto l'oceano che generano una circolazione continua, mantenendo l'acqua nell'oceano in costante movimento.
Teoria della convezione spiega anche altri processi naturali, come il movimento dei fluidi sotto la crosta terrestre. Lo spostamento dei liquidi sotto i nostri piedi svolge un ruolo in una serie di processi naturali, con questi fluidi che si muovono costantemente a causa di cambiamenti di temperatura all'interno della Terra. Le correnti di convezione possono anche intersecarsi tra loro, come si vede nell'interazione tra i sistemi oceanici e vicino all'oceano che sono influenzati dalle variazioni di temperatura causate dal movimento delle correnti oceaniche.